COLEGIO NUEVA ERA SIGLO XXI DEPTO DE CIENCIAS NATURALES  FISICA EJERCICIOS 3er Año Medio (Común) Profesor: Alipio Rojas Cabezas

(Actualización 26 de Junio 2009)

Trabajo, Potencia y Energía

(Ejercicios)

Utilice en sus cálculos g = 10 m/s²

1.- Calcular el trabajo que realiza una persona que pesa 800 newton cuando sube hasta la cumbre de una torre de 25 metros de altura

2.- Desde una altura de 70 centímetros cae, cada segundo, una gota de agua que tiene una masa de 1/4 de gramo. Calcular al trabajo que es capaz de realizar la gotera en una semana

3.- Matías arrastra un trineo mediante una cuerda, aplicando una fuerza de 800 newton a lo largo de 150 metros. Si la fuerza se aplica bajo un ángulo de 60° con la horizontal. ¿Qué trabajo se realiza en estas condiciones?

4.- ¿Qué significa, desde el punto de vista física, que para mover un cuerpo se realice un trabajo de 5 joule?

5.- Un avión que vuela a 240 (m/s) y a una altura de 560 (m), deja caer un cuerpo de 50 (kg).

Calcular la velocidad con que se estrella el cuerpo contra el suelo.

6.- Un cuerpo de 8 (kg) rueda por un plano inclinado, sin roce, que forma un ángulo de 36º con la horizontal. Si el cuerpo se encontraba inicialmente a una altura de 12 de metros.

¿Con qué velocidad llega al final del plano?

7.- ¿Qué energía cinética adquiere un cuerpo de 6 (kg) que se deja caer libremente desde una altura de 104 (m)?

8.- Calcular el trabajo realizado y la potencia desarrollada para elevar un cuerpo de 500 (N) hasta una altura de 2 metros en 3 (s). Exprese su resultado en hp y Cv

9.- Una pieza de artillería, con una longitud de anima de 3 (m), dispara horizontalmente un proyectil de 200 (N) con una velocidad inicial de 600 (m/s). Despreciando los efectos del roce, calcule la fuerza media ejercida sobre el proyectil durante su recorrido en el tubo.

10.- Un cañón de juguete, equipado con un resorte cuya constante recuperadora elástica es 800 (N/m), dispara una bala de plástico de 25 (g). El cañón se carga comprimiendo el resorte 4 (cm). El tubo del cañón tiene una longitud de 15 (cm). Si la bala se dispara verticalmente hacia arriba.

Despreciando los efectos del roce, calcular:

a) la velocidad de salida de la bala.

b) la altura máxima alcanzada por la bala.

11.- Un bloque (1) de 5 (kg) que se mueve a 5 (m/s) choca elásticamente con otro bloque (2), de igual masa, que cuelga de un hilo cuyo peso es despreciable en comparación con el peso de los cuerpos. Suponiendo que no existe roce, calcular la altura que alcanza el bloque (2).

12.- ¿Qué trabajo se debe realizar sobre un cuerpo de 10 kilogramos para que su velocidad aumente de 2 m/s a 8 m/s?

13.- Calcular el trabajo que es necesario desarrollar para detener un cuerpo de 100 kilogramos que se mueve con una velocidad de 18 km/h.

14.- ¿Qué trabajo es necesario realizar para duplicar la velocidad de un cuerpo de 8 kilogramos que se mueve a 6 m/s?

15.- Sobre un cuerpo de 4 kilogramos que se mueve a 3 m/s se realiza un trabajo de 72 joule. ¿Qué velocidad alcanza el cuerpo?

16.- Calcular el trabajo que debe realizarse para elevar un cuerpo de 8 kilogramos desde un punto situado a 3 metros de altura hasta otro punto situado a 12 metros.

17.- Un automóvil de 1.000 kp se mueve a 72 km/h. Sabiendo que el automóvil recorre 50 metros mientras se detiene.Calcular la fuerza media que ha actuado para frenarlo.

18.- Una bala pesa 5 gramos y se desplaza a 400 m/s y atraviesa un tablón de 4 cm de espesor saliendo por la parte posterior con una rapidez de 200 m/s.¿Qué resistencia media opone el tablón al movimiento de la bala?

19.- Un resorte se comprime 10 cm al aplicarle una fuerza de 10 N.

a) ¿Cuánto vale la energía elástica del resorte?

b) Si el resorte se usa para disparar verticalmente hacia arriba una esfera de 20 gramos. ¿A qué altura llegará esta?

20.- Una pelota de 200 gramos de masa se golpea el guante de un receptor y es detenida en una distancia de 0,5 metros. Si la pelota llevaba la velocidad de 20 m/s en el momento en que choca:

a) Calcular la energía cinética de la pelota.

b) ¿Qué trabajo se realiza sobre el guante del receptor?

c) ¿Con qué fuerza neta llega la pelota a la mano?

21.- Ud. viaja en un avión a 2.000 metros de altura y a una velocidad de 350 km/h.

Calcular:

a) Su energía cinética respecto al piso del avión, si su peso es de 60 kp y su centro de gravedad está a 60 cm encima del piso.

b) Su energía potencial respecto del piso del avión.

c) Su energía cinética respecto de la Tierra.

d) Su energía potencial respecto de la Tierra.

22.- El resorte de un rifle tiene una constante recuperadora elástica de 701  (N/m) se comprime     0,05 metros con respecto a su longitud normal, y se pone en la recamara, en contacto con el resorte, una bala que pesa 0,133 (N). Suponiendo que no hay roce y que la recamara del rifle está horizontalmente.

¿Con qué velocidad saldrá la bala del rifle al ser disparada?

23.- Un cuerpo de 2 (kg) de masa se suelta desde el punto más alto de un tobogán de 80 centímetros de radio, deslizándose hacia abajo sin roce, golpeándo finalmente a un resorte fijo a una muralla,tal como se muestra en la figura

Calcular:

a)  su rapidez al pasar por el punto A

b) su rapidez al llegar al punto B

c)  la compresión máxima experimentada por el resorte si k = 300 (N/m)

d)  la rapidez del cuerpo  al pasar nuevamente (de regreso) por el punto A

e)  la altura máxima que alcanza el cuerpo en su viaje de regreso

 si en el tramo AB existe una fuerza de roce de 3,8 (N)

f) ¿Cuál es el trabajo realizado por la fuerza de roce en ese tramo?

g) ¿Cuál sería la compresión máxima experimentada por el resorte?

h)  ¿Con qué rapidez llegaría al punto A en su viaje de regreso? 

i)  ¿Cuál sería la altura máxima que alcanzaría el proyectil en su regreso al tobogán?