Ejercicios de Trabajo y Energia

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

Ejercici Ejercicios os propues prop ues tos 1.

2.

3.

4.

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6.

Física I

J. Tiravantti. Tiravantt i. C

TRABAJO Y ENE ENERGÍA RGÍA

Determine Determine la veloci ve locidad dad del bloque A de 20 kg kg desp ués de liberado liberado del reposo repos o y que se mueve mueve 2 m hacia abajo por el plano. e l bloque B t iene una masa masa de 10 10 kg kg y el coeficiente de rozami rozamiento ento cinético cinético entre el plano y el bloque A es u k = 0.2 0.2 ¿ cual cu al es la tensión ten sión en la cuerda el resorte de aire aire A se usa para proteger proteger la estructura de soporte B y prevenir el daño al peso tensionante C de la la banda transportadora en caso de que ocurra una fa fa lla lla en la banda D .La fuerza fuerza desarr des arroll ollada ada por el resorte co mo una función de su deflexión deflexión se muestra ues tra en la grafica . si el peso es de 50 50 lb lb f y está suspendido a una altura altura d = 1.5 1.5 pies por a rriba rriba de la la parte superi su perior or del de l resorte. resorte. Determine Determine la deformac deformación ión máxima máxima del resorte en caso de que la banda transporta transporta dora falle. falle. Desprecie Desp recie la la mas masaa de la la polea y la la banda. ban da. Cuando el condu conductor ctor acciona acciona los frenos frenos de una camioneta camioneta ligera ligera que viaja a 40 km / h, esta resbala 3 m antes de detenerse. que distancia distancia resbalara la la ca mioneta mioneta si esta via via jando a 80 km/h cuando s e acciona los frenos. Una fuerza fuerza F que actúa en dirección dirección constante sobre el b loque de 20 20 kg, tiene una magnitud que varia varia con la la pos ición ición S del b loque. determine determine que distancia se desliza desliza el bloque bloque antes que su velocidad velocidad sea 5 m/s m/s cuando S=0, el b loque se esta esta moviendo moviendo hacia hacia la derecha a 2 m/s m/s . e l coeficiente de d e fri fricción cción cinético entre el bloque bloqu e y la la supe s uperfi rficie cie es 0.3 El bloque A pesa 60 lb lb f y el bloque B 10 lbf lbf la rapide rapidezz del de l b loque A deter mine mine la rapide rapide z del de l bloque bloqu e A después que s e mueve 5 pies hacia abajo a bajo por el plano, plano , partiendo partiend o del repo so. so . desprecia de sprecia la fricci fricción ón y la la masa de cuerdas y poleas. poleas. Determine Determine que altura altura h puede alcanzar alcanzar el carr ca rroo de 200kg sobre so bre el plano inclinado inclinado curvo D si se lanza lanza des de B con rapidez sufi su ficiente ciente justo para alcanzar alcanzar la la parte parte su perior perior del lazo C sin abandonar la vía. el radio de curvat ura en C es ρ = 25 m. m.

7.

Dos bloque bloq ue A = 60 60 lbf y B = 10 lbf lbf , si e l coeficiente coeficient e de fricción fricción cinético cinético entre ent re el plano inclinado inclinad o y el bloque bloque A es 0.2 , determine determine la rapi rapidez dez de A después que se ha movido movido 3 pies pies hacia hacia abajo abajo por el plano incli inclinado nado partiendo partiendo del d el reposo . desprecia desprecia la la masa de cuerdas cuerdas y poleas. 8. El bloque A pesa pes a de 60 60 lbf lbf y el bloque B 10 lbf . determine determine la la distan distancia cia que A debe descender desde el reposo antes an tes de obtener una rapidez de 8 p ies /s, cual es la tensión en la la cuerda que soporta s oporta el bloque bloque A desp recie recie la la masa masa de d e cuerdas cuerdas y poleas. poleas. 9. Las montañas ontañ as rusas están están diseñadas de manera manera que los pasajeros no experimenten experimenten más de 3.5 veces su peso, como fuerza normal contra el asiento del carro. determine determine el radio radio de curvatura ρ mas pequeñ peq ueñoo de la vía en su s u punto mas mas bajo si el e l carro tiene rapidez de 5 pies / s en la cresta c resta de la caída. 10. El co lla lla r t iene masa masa de 20 kg y se des liza liza a lo largo largo de la barra lisa. dos resortes están unidos al collar y a los extremos de la la barra como se mues mues tra. si cada resorte resorte tiene lon longitud gitud no comprimida comprimida de 1 m , y el co llar llar tiene tiene rapide rapidezz de 2 m /s cuando S = 0 determine determine la compresión compresión máxima de cada resorte debido al movimiento del vaivén del collar . 11. El ho mbre situado en la la ventana A desea des ea lanzar lanzar e l saco de 30 kg kg sobre so bre el suelo. su elo. para logra lograrl rloo hace os cilar cilar el saco desde el reposo en B has ta el punt o C, dond e libera libera la cuerda en θ = 30º. Determinar Determinar

la rapidez rapidez con que el saco toca el suelo su elo y la distancia R. 12. El cili ci lindro ndro A t iene una masa masa de 3 kg y el cilindro B tiene una masa de 8 kg. Determine la la rapidez rapide z de A después de que se mueve mueve hacia arriba arriba 2 m partiendo d el reposo, desp despreci reciaa la masa masa de d e cuerdas cuerdas y poleas. po leas. 13. El coll co llaa r tiene una masa de 20 kg kg y esta soportado s oportado sobre la la barr ba rraa lisa. los resorte unido a el no están est án defor mado adoss cuando d = 0.5 m determi det ermine ne la rapidez rapide z del co lla lla r, des pués que la fuerza fuerza aplicada F = 100 N provoca prov oca qu quee se des place de manera manera que d = 0.3 m cuan do d= 0.5 0.5 m el collar collar esta en repos o. 14. Los paquetes que tienen tienen un peso pes o de 50 lbf son so n entregados entregados a la canaleta a v = 3 pies/s usando us ando una banda ban da transportadora. transp ortadora. determine su rapide z cuando cuan do llegan a los puntos pu ntos B C y D. calcule ca lcule también la fuerza fuerza norm nor mal de la canaleta sobre so bre los paquete paquet es en B y C despreci des preciee la la fricción fricción y el tam ta maño de los los paquete paq uetes. s. 15. Una bola de 0.5 0.5 kg de tamaño tamaño ins ins ignificante es disparada disp arada hacia arriba arriba por la via vertical c ircula ircularr usa us ando el embolo del de l reso resorte. rte. el embolo embolo mantiene co mprimido al reso resorte rte 0.08 m cuando S = 0 .

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Física I


determine determine que tan lejos lejos S debe ser jalado jalado hacia hacia atrás el embolo embolo y liberado liberado de manera manera que la la bola empiece empiece ha h a dejar la la vía cuan do θ = 135º. 135º.

16. El coll co llaa r de 2 kg esta est a unido a un reso resorte rte que tiene longitud longitud no alargada de 3 m. Si el collar es jalado al punto B y liberado liberado d el reposo, determine determine su rapidez rapidez cu ando llega llega al punto A. 17. El carro de la montaña rusa tiene una mas masaa de 800 800 kg incluyend o al pasajero. pas ajero. si es liberado liberado del d el repos o en la la cresta crest a A, determine determine la la altura mínim íni ma h de la la cresta neces ne cesaria aria para que el carro carro recorra ambos ambos lazos sin separarse de la la vía. v ía. Desp Despreci reciaa la fricción, la la masa de las ruedas ruedas y el tamaño tamaño del carro. ¿Cuál ¿Cuál es la reacción reacción normal s ob obre re el carro carro cuando cuan do esta es ta en B y en C . 18. Cuatro cables inelásticos inelásticos C están unidos unidos a una placa P, y cuando no hay peso sobre la placa, mantienen ant ienen 0.25 pies en compresión al resorte reso rte de un pie de longitud. Se tiene tiene también un resorte no deformado anidado dentro de este reso resorte rte comprimido. comprimido. Si e l bloque bloque d e 10 lbf lbf de pes o se mueve mueve hacia abajo abajo a v = 4 pies /s , cuando cuando esta 2 pies por arriba arriba de la la placa, determine la compresión compresión máxim áximaa en cada resorte reso rte des pué puéss que el bloque bloqu e golpea la la placa. Des Desprecie precie la mas masaa de la placa , del Resorte, Resorte , y cualquier energía perdida en la la colisión colisión..

F(lb) D F= 800 s2 A B

S(pies)

d

60

A B

Fig . 1

Fig . 2

F (N)

5 4 F= 50 S2

S (m)

Fig.3

C

A 5

m 5 3

B

Fig .4

D ρ

h

3 4

Fig. 5

Fig . 6





B

B

A 5

Física I

A

3 4

Fig .7

fig. fi g. 8

Nota : la fuerza en la figura 2 y 4 es

s

2

S

K= 50 N/m K= 100 N/m

120pies ρ

1m 1m

s e i p 0 1

0.25m

Fig 9

B

8m

A

Fig 10

Ventana

8m Ө

m 6 1

A

R

B

Fig 11

K= 15 N/m

Fig 12

A

60

B

s i e p 5

30

30

30 d

K= 25 N/m

30

5 pies

Fig 13

C D

Fig .14




Física I


K= 3N/m

1 .5 m

m 3

S Ө

A

4m

B

Fig .15

Fig 16

s e i p 2

A B

s e i p 5 7 . 0

h m 0 1

m 7

Fig 17

K=30lb/pulg K =50 lb/ pul ΄

s e i p 5 . 0

Fig 18

Ejercicios de Trabajo y Energia

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