Fisica-3bim 5to Sec

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5to año

271

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ESTÁTICA I EQUILIBRIO Un cuerpo se encuentra en equilibrio o se mueve en forma rectilínea a velocidad constante. TIPOS: a) Estático

Y cuando un cuerpo se encuentra en equilibrio

b) Cinético

LEYES DE NEWTON PRIMERA LEY (Inercia) V0 = 0 V (Movimiento) F

Reposo

Muro F

TERCERA LEY (Acción y Reacción) Acción Acción + Reacción = 0 corte imaginario Reacción

FUERZA Magnitud Física vectorial que se genera cuando interactúan dos o más cuerpos. En general asociamos la Fuerza con los efectos de sostener, estirar, comprimir, jalar, empujar, repeler, etc.

Persona caminando

Golpear con un martillo

Unidades: En el S.I. se mide en Newton (N) DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE Concepto.- Es un esquema donde se representa un cuerpo aislado del resto del sistema donde se señalan todas las fuerzas que interactúan. Ejemplos:

Y en que momento se aplica el D.C.L.

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PROBLEMAS NIVEL I 1. Hacer el DCL

6. Hacer el DCL del bloque

2. Hacer el DCL 7. Hacer el DCL del bloque

8. Hacer el DCL de la polea

3. Hacer el DCL

9. Hacer el DCL de la polea

4. Hacer el DCL

5. Hacer el DCL 10. Hacer el DCL del nudo en “A”

A

272

273

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11. Hacer el DCL de la persona




NIVEL II En cada caso se da un cuerpo sobre el cual ya se han dibujado las fuerzas que le afectan; en cada caso hallar la fuerza “F” considerando que el cuerpo se encuentra en equilibrio y por lo tanto la resultante debe ser cero 1.

F

4F

4. F 5

12 400 a) 5 a) 80

b) 60

c) 40

d) 20

b) 17

c) 13

d) 15

e) 16

e) 50 5.

2.

P 3F F 53° 30 20 a) 10

b) 20

c) 30

d) 40

e) 50

_ d) 202

e) 30

2F 6. a) 30

b) 20

c)

d) 50

_ 202

e) 15

3.

F

3F

45°

210 4F a) 30

b) 40

c) 50

d) 60

e) 70

a) 10

b) 20

P _ c) 102

5to año

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274


7.

11. Hallar la tensión: F 16

a) 40 N b) 60 N c) 80 N d) 100 N e) 120 N

14 W _ 22

a) 1

_ c) 22

b) 2

37° _ e) 32

d) 3

12. Hallar la tensión en A:

8. F

a) 10 N b) 20 3 N

3

3

30°

60°

A

B

c) 30 3 N d) 40 N e) 50 N

2

WB = 80 N

6 a) 5

b) 7

W

c) 9

d) 10

e) 12

13. En el sistema en equilibrio hallar la reacción en el punto “A”

9. F

10

8

2

2

A 37°

a) 5

b) 10

c) 7

d) 9

_ e) 102

10. Hallar la tensión si el peso de la esfera es 100 3 N. 30°

a) 100 N b) 150 N c) 200 N d) 100 3 N e) 200

3N

Masa del cilindro =12 kg

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275


MOMENTO DE UNA FUERZA ELEMENTOS a) Módulo : MF0 = F . d

Momento de un fuerza respecto al centro de giro

b) Dirección :

c) Sentido :

Se determina aplicando el método de la mano derecha.

SIGNOS El momento es positivo si el giro es antihorario y negativo si el giro es horario.

+

=

–

d

Momento Mínimo

Momento Máximo

Si: d = 0

MF0 = F x d

Cuando F es perpendicular

MF0 = 0

L sen MF0 = F x L sen

 L F

SUMATORIA DE MOMENTOS __ F3

__ _ _ _ _ _ MTOTAL = M1 + M2 + M3 + M4 + M5

__ F1

 __ F2

__ F4



__ F5

MTOTAL = M02 + M04 + M05 - M01 - M03

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276


SEGUNDA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO CONCEPTO : Si un cuerpo se encuentra en equilibrio bajo la acción de fuerzas no concurrentes, la resultante de esas fuerzas y el momento total es igual a cero. _ _ _ _ _ 0 M TOTAL = M1 + M2 + M3 + M4 + M5 = 0 MF0 = 0 Ejemplo :



1. Si la reacción el soporte “A” es el doble del soporte “B”, hallar “x” x

A

B 3m

x

3 - x

R A

RB

Si R A = 2 RB 

(3 - x) RB = R A (x) (3 - x) RB = 2RB (x) 3 - x = 2x  x = 1m

2. Dados los siguientes sistemas se pide calcular; la ubicación de su resultante con respecto de “0”

16N a)

4N 1m 0

 M+

4m x

=

M-

16 x 5 + 4(1) = 20x 80 + 4 = 20x  x = 4.2 m R = 20N

b) 6m

4m 0

4m 60N

c)

20N

0 3m

2m 10N

3. Encontrar el momento resultante de la fuerza a) Con respecto de “A” b) Con respecto de “B”

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277


c) Con respecto de “C” 3N 8m

5N

 A 6m

C

B

7N a) 5(3) - 7(4) = -13

EJERCICIOS 1. Determinar el brazo de palanca de cada una de las fuerzas indicadas, considerando que el centro de giro se encuentra en 0. F3 0

53° F2 5m F1

2. Determinar el valor de la fuerza “F” que se necesita en cada caso para equilibrar a la carga R = )

60N ( despreciar el peso de la barra). R F

F 0 4m

2m

2m

4m

R

R

F

2m

3m 53° F 3m

1m

2m

1m

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278

5to año


3. Si la barra uniforme y homogénea AB mostrada en la figura pesa 10N, determinar las tensiones en las cuerdas “1” y “2”. Q = 3N

(1)

(2)

(1)

(2) B

A A

B 2u

8u

2u

3u

5u

0

3N

(Q)

10N

 M+

Rpta : T1 = 10N T2 = 3N 3

 M-

=

x 10 + 10(5) = T1(8) T1 = 10  Fy = 0 T1 + T2 = 13 T2 = 13 - 10  T2 = 3

4. Hallar las fuerzas de reacción en los puntos de apoyo A y B si la barra uniforme y homogénea AC pesa 100N; AB = 5 BC, Q = 10N A

C B

Q __ 5. En la figura OA es una barra homogénea de 5N y 15 metros de longitud, Q = 10N; OB = 10m. Hallar la tensión de la cuerda BC A + C

B 10N 6 Q 0

5N

37° 0

37° 6

6

T (6) = 5(6) + 10(12) T = 25 6. Si OA uniforme y homogénea es de 40N y W = 20N. Hallar tensión en BC B A C

7. En el siguiente diagrama determinar “F” para que la barra AB de peso 20N permanezca en equilibrio y en forma horizontal. P = 20N F

37° B 4m

w

45° B

A P

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279


_ a) 162N _ d) 302

_ b) 602 _ e) 202

_ c) 152

11. El esquema muestra una barra homogénea en equilibrio apoyada sobre una superficie horizontal. Determinar el ángulo ” ” para el cual la tensión en la cuerda, sea nula.

8. La barra uniforme y homogénea pesa 40N,

calcular el

peso ”Q”

para

_ 3m

que

permanezca horizontal. F = 200N. 1m

2m

3m

 F

a) 53° d) 45°

b) 37° e) Imposible

c) 30°

12. Determinar el momento resultante en la a) 30N d) 80

b) 45 e) 120

c) 60

barra ingrávida con respecto al punto “O”.

_ 10 3N

60°

9. Una barra homogénea AB, de peso “W” y de longitud 5L, está articulada en el punto “A”. Hallar la magnitud de la fuerza “F” para que la

2m 15N

5m

barra esté en equilibrio. 3m

F

30° O

L 2

A L

B

a) 45 N.m d) 75

b) 120 e) 85

c) 165

13. Determinar el valor de “F” para que la placa metálica de 80N de peso se mantenga en la posición mostrada.

W

F a) W d) 2W/2

b) W/4 e) 7W/9

c) W/3

37° 10m

10. Una barra uniforme de 200N se muestra en la figura. Donde estará ubicado el punto de apoyo para que la barra se mantenga en

12m

equilibrio. Hallar “x”. ( longitud de la barra “L”).

a) 20N d) 50

x

b) 30 e) 60

c) 40

14. Calcular la tensión en la cuerda “B”, si la

barra homogénea pesa 100N. (g = 10m/s2)

200N a) 4/7L d) L/7

300N b) 2/7L e) 2/5L

A

c) 3/5L

B

3a a) 10N d) 30

5a b) 80 e) 100

c) 20

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280

5to año


DINÁMICA LINEAL EJERCICIOS 1. Hallar la fuerza con la que es movida una partícula de 10 000g de masa, si se mueve con una aceleración de 4m/s2.

6. Calcular el valor de “F” para levantar el bloque con una aceleración de 2m/s2. g = 10m/s2

M = 6kg a) 5N

b) 10N

c) 15N

d) 20N

e) 40N

2. Un móvil en reposo es movido por acción de una fuerza de 108N, alcanzando en 4s una velocidad de 48m/s. Hallar la masa del móvil. a) 5kg d) 18kg

b) 9kg e) 20kg

M

c) 12kg a) 60N

3. ¿Cuál es la fuerza en Newton que actúa sobre un cuerpo de 25kg que parte del reposo y recorre 500m en 10s? a) 50N d) 200N

b) 100N e) 250N

c) 150N

4. En la figura, determinar la aceleración del bloque, si F = 20N y m = 5kg

b) 72N c) 84N d) 120N

e) 140N

7. Un planeador de 1000kg de masa es remolcado por un avión. La tensión de la cuerda es constante y vale 4000N además la resistencia del aire es 3000N. ¿Qué distancia recorre el planeador para despegar a una velocidad de 20m/s2? a) 50m d) 200m

b) 100m e) 300m

c) 150m

F

60°

8.En la figura se tiene dos bloques unidos por una cuerda de masa despreciable que pasa por una polea ideal. Calcular la aceleración de los bloques y la tensión en la cuerda.

m

(M1 = 2kg, M2 = 8kg, g = 10m/s2) b) 2m/s2 e) 5m/s2

a) 1m/s d) 4m/s2

c) 3m/s2

5. Calcular el valor de la aceleración en el siguiente sistema: M1 = 4kg M2 = 2kg

F1 = 20N F2 = 2N

F1 1

a) 1m/s2 d) 4m/s2

b) 2m/s2 e) 5m/s2

1

2

F2

c) 3m/s2

2

a) 2m/s2 y 12N c) 6m/s2 y 12N e) 8m/s2 y 64N

b) 4m/s2 y 32N d) 6m/s2 y 32N

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281

5to año


9. Se tiene 3 bloques cuyas masas son m A = 8kg, mB = 10kg, mc = 12kg y F = 120N. Hallar la tensión de la cuerda entre “B” y “C”.

A

B

11. Hallar la fuerza “F” necesaria para que el

bloque suba por el plano inclinado con una aceleración igual a g/3 sabiendo que el peso del bloque es 15 Newton.

F

C

F a) 12N

b) 18N

c) 36N

d) 54N

e) 72N

10. En el gráfico, determinar la fuerza de contacto entre los bloques. Si F = 100N, m1 = 40kg, m2 = 10kg F 1

2

53° a) 11N

b) 15N

c)18N

d) 21N

e) 17N

12. Una vagoneta acelera horizontalmente con 7,5m/s2, observándose que el hilo del péndulo queda estable con un ángulo. Hallar dicho ángulo si g = 10m/s2. a

a) 10N

b) 20N

c) 30N

d) 40N

e) 50N



a) 30°

b) 37°

c) 45°

d) 53°

e) 60°

EJERCICIOS PARA LA CASA 1. Calcular la masa de un bloque al cual se le aplica una fuerza de 25N, acelerando a razón de 5m/s2. a) 1kg

b) 2kg

c) 3kg

d) 4kg

4. En la figura, hallar la aceleración de los bloques. m1 = 2g m2 = 3g m3 = 5g

e) 5kg

2. Si el bloque de la figura es empujado por una fuerza F = 60N y su aceleración es 6m/s2, hallar su masa. a) 5kg d) 20kg

b) 10kg e) 30kg

b) 10N e) 60N

M1

M2

c) 15kg

3. ¿Cuál es la fuerza en Newton que actúa sobre un cuerpo de 15kg de masa que parte del reposo y en los primeros 10s recorre 200m. a) 15N d) 20N

37

F1 = 25 Dinas F2 = 15 Dinas F3 = 25 Dinas

a) 1cm/s2 d) 4cm/s2

b) 2cm/s2 e) 5cm/s2

M3

c) 3cm/s2

5. En el gráfico, hallar la tensión de la cuerda que sujeta a los bloques (F = 80N, m A = 6kg, mB = 2kg)

c) 30N A

a) 20N

b) 48N

B

c) 60N

d) 80N

e) 50N

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282

5to año


6. En la figura, hallar la tensión de la cuerda que sujeta a los bloques. M A = 3kg MB = 7kg g = 10m/s2

9. Un bloque de 30n de peso descansa sobre una superficie horizontal. Si los coeficientes de fricción entre las superficies son 0,6 y 0,2; calcular la fuerza de fricción sobre el bloque, si se le aplica una fuerza horizontal de 12N. a) 18N

b) 12N

c) 6N

d) 15N

e) 30N

10. En la figura, calcular la fuerza de rozamiento, si m = 10kg y g = 10m/s2

A

a=6m/s2

B m

a) 12N

b) 21N

c) 36N

d) 42N

e) 48N

7. En la figura mostrada, hallar la aceleración del carrito, si en su techo se suspende un péndulo cuyo hilo forma 37° con la vertical. (g = 32 pies/s2) a

53

a) 5N

b) 10N

c) 20N

d) 70N

e) 140N

11. Un ladrillo de 5kg de masa se apoya en una pared vertical mediante una fuerza horizontal “F”, como se ve en la figura. Si S =

37

0,25, hallar el valor mínimo de “F” para que el

ladrillo se mantenga inmóvil. (g = 10m/s2) a) 100N a) 32p/s2 d) 64p/s2

b) 24p/s2 e) 48p/s2

c) 16p/s2

b) 20N

c) 10N

F

c) 220N

8.Un bloque de 4kg de masa se mueve sobre una superficie rugosa con una aceleración 5m/s2, si la fuerza horizontal que origina el movimiento es 30N, hallar la fuerza de rozamiento. a) 30N

b) 50N

d) 5N

e) 50N

d) 200N e) 120N

12. Se arroja un cuerpo sobre una superficie horizontal rugosa con una velocidad de 10m/s. si el coeficiente de rozamiento cinético entre el cuerpo y el piso es 0,5;¿Cuál es el recorrido del móvil hasta detenerse? ( g = 10m/s2) a) 100m b) 10m c) 1000m d) 50m e) 200m

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5to año

283


ROZAMIENTO O FRICCIÓN CONCEPTO: Se llama así a la fuerza que aparece en la superficie de contacto de dos cuerpos en movimiento relativo, o poniéndose siempre a dicho movimiento. CLASES DE ROZAMIENTO a) Rozamiento Estático:



0  f S  f SMÁX

f S = S . N

b) Rozamiento Cinético: F K = K . N

Ejemplo: 1. Determinar el mínimo valor “F” para que permita al bloque de 100N conservar el estado de equilibrio.

F

N

f r

s=0,5

F

W

Fr =  N W = f r = N 100 =  N = 0,5N 100 = ½ N  N = 200 Pero N = F  F = 200N

2. Hallar la fuerza “F” necesaria si el bloque de 10kg resbala con velocidad constante:

s=0,4 s=0,5

V

F

F - f r = 0  F = f r W = mg  W = 100N W = N  F =  N  F = 4/10 x 100 F = 40N

F

V

60N

60 - F + f r = 0 60 = F + f r 60 = F + 4/10 x 100  F = 20N

3. Calcular la reacción de la superficie lisa si la barra homogénea se encuentra en equilibrio y pesa 100kg

37º 74º

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5to año

284


4. Encontrar el valor de Q en cada caso, si el bloque A está a punto de resbalar hacia la derecha, y m = 10kg

Q

160

m

Q m

0,5

0,7

50N

m Q

37º

m

0,2 0,4

5. Hallar la fuerza F en cada caso si en todos ellos el bloque de 10kg resbala con velocidad constante C = 0,4

V

50N F

F

6. Si el peso del bloque es de 10N, hallar el mínimo valor de F, para que el bloque conserve su estado de equilibrio.

V

37º

37º

7. Cuál es el valor de la fuerza F necesaria y suficiente para que el bloque de 300N mantenga su estado de equilibrio ( si hay rozamiento)  = 0,4

S = 0,5

F 53º

F

37

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5to año

285


8. En los siguientes casos hallar la fuerza F, si el bloque de 10kg resbala con velocidad constante ( K = 0,4)

9. En la figura el bloque está a punto, encontrándose estirado el resorte.¿Cuál es la longitud natural del resorte?

a) F

V

K=50N/cm

k =0,5

37

6cm

TRABAJO CONCEPTO : Es una magnitud física vectorial que va a medir la capacidad que posee una fuerza para transmitir movimiento, venciendo siempre una resistencia sea ésta una fuerza o bien la propia inercia de los cuerpos; y solo habrá trabajo sobre un cuerpo si éste se desplaza a lo largo de la línea de acción de la fuerza aplicada.

F



W F f .d cos

F



Fcos



Fcos

d

Unidades: UN joule (1) como el trabajo realizado por la fuerza F = 1N, actuando sobre un cuerpo que se mueve la distancia d = 1m en la dirección de la fuerza. WF = F . d

 1 joule = 1 newton . 1 metro 1J = 1N . m 1ergio = dina . cm

Ejemplo: 1. Si el trabajo desarrollado por la fuerza “P”

de 10N es 100J, hallar la distancia recorrida por el bloque. P

P

2. Un muchacho jala un bloque sobre una superficie horizontal en línea recta con velocidad constante. Sabiendo que la fuerza de rozamiento que actúa sobre el bloque es 36N, calcular el trabajo realizado por el muchacho cuando logra desplazar el bloque una distancia de 10 metros.

30

F mg d

 a

k

286

5to año

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3. En la figura mostrada, un bloque de peso N, es sometido a la acción de un sistema de fuerzas donde: F1 = F2 = F3 = F4 = 20N. Calcular el trabajo realizado por todas las fuerzas, sobre el cuerpo, para un desplazamiento de 5m. F3 F4

4. Un cuerpo con 2kg de masa está inicialmente en reposo en un plano horizontal y sin fricción si se aplica una fuerza horizontal de 10N por un tiempo de 10seg ¿ cuál es el trabajo realizado en joules por esta fuerza? 10N

F2 30

f k

F1

PROBLEMAS NIVEL I Hallar el trabajo realizado por “F” en c ada caso mostrado:

1.

F = 20 N

4.

F = 10 N

F F d 4m

a) 40 J d) 90

b) 60 e) N.A.

53

c) 80

6m

2.

a) 60 J d) 100

F = 50 N F

5.

37

b) 80 e) 120

c) 90

F=5N d

6m 4m

a) 100 J d) 240 3.

F=

2 2

b) 180 e) 250

F = 5N

c) 220 a) 10 J d) 40

N F

6.

45

b) 20 e) 50

c) 30

F=5N F = 5m

50 m

37 d = 6m

a) 100 d) 140

b) -100 e) N.A.

c) 120 a) 32 J d) 48

b) 36 e) 24

c) 38

5to año

F ÍS IC A

287


NIVEL II 1. Si el bloque es llevado a velocidad

4. Si el bloque es llevado a velocidad

constante, hallar el trabajo de “F”


sabiendo que el rozamiento vale 4N.

sabiendo que el rozamiento vale 5N. F

V

V F

37

d = 7m

a) 14 J d) 35

b) 21 e) 30

d = 7m

c) 28 a) 21 J d) 35

2. Si el bloque es llevado a velocidad constante, hallar el trabajo de “F” sabiendo que el rozamiento vale 6N. V F

b) 28 e) 60

c) 42

5. Si el bloque es llevado a velocidad constante, hallar el trabajo de “F”

sabiendo que el desplazarlo 12m.

rozamiento

al

V F = 5N

d = 9m

a) 60 J d) 48

b) 54 e) 27

c) 50

a) – 90 J d) – 140

b) – 100 e) – 180

c) – 120





sabiendo que el rozamiento vale 3N.

sabiendo que el desplazarlo 10m.

rozamiento

F = 20N

F

V

V

37

37

d = 12m

a) 12 J d) 36

b) 18 e) 45

c) 24

a) – 130 d) – 160

b) – 140 e) N.A.

c) – 120

al

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5to año

288


POTENCIA Magnitud física escalar cuyo valor mide la rapidez con que se realiza trabajo. También se puede expresar como el trabajo realizado por cada unidad de tiempo. W = trabajo T = tiempo P = potencia

P = W

Unidad en S.I.



Watt = 1 joule Seg

1000 watt = 1kw

El nombre de “watt” fue escogido en honor al ingeniero británico James Watt (1736

- 1819) quien

mejoró la máquina de vapor con sus inventos.

RENDIMIENTO O EFICIENCIA DE UNA MÁQUINA Es un número que va asociado a la estructura de una máquina y que usualmente indica la calidad de la máquina: Su valor expresa que fracción de la potencia “absorbida o entregada” a la máquina es transformada

en algo útil. P E

 P  P

P U

n



P U P E



100 %

n  1 ó n  100% PU  PE

Ejemplo: 1. Determina la potencia del motor de un ascensor cuando levanta la cabina con un peso total de 1 500N a la velocidad de 1,2m/s. P = W



P = F . V

P = 15000 x 1,2  18000 watt 18kw 2. El motor de una lancha le hace desarrollar a esta una velocidad constante de 36km/h, venciendo la fuerza de resistencia del agua de 3000N. Determinar la potencia desarrollada por el motor.

3. La eficiencia del motor de un yate cuya potencia es 150kw es 30%. Calcular la fuerza en KN que debe desarrollar la hélice propulsora para que el yate pueda desplazarse en el mar a razón de 75km/h

F ÍS IC A

5to año

289


PROBLEMAS PARA LA CLASE Bloque I 1. Hallar la potencia desarrollada por la fuerza F = 80 N, al arrastrar el bloque mostrado una distancia de 4 m, si para lo cual se demora 5 segundos.

a) 56 w d) 72

b) 60 e) 80

c) 64

2. Hallar la potencia desarrollada por la fuerza F = 26 N, al arrastrar el bloque mostrado una distancia de 18 m. Si para lo cual se demora 16 segundos.

5. Si el bloque es llevado gracias a la fuerza F = 50 N durante 5 s. Hallar la potencia desarrollada por “F”

a) 10 w d) 40

b) 86 e) 156

c) 64


por “F”. Considere el tiempo 2 s.

b) 20 e) 50

c) 30


b) 75 e) N.A.

c) 60

c) 300

b) 20 e) 30

c) –20

8. El bloque es lanzado sobre la superficie rugosa avanzando 12 m en 4 s. Si el rozamiento que le afecta fue de 20 N, hallar la potencia desarrollada por dicho rozamiento.

a) 60 w d) –60 a) 80 w d) 65

b) 200 e) N.A.

7. Si el bloque avanzó a la derecha 10 m en 4 s, hallar la potencia desarrollada por F = 40 N.

a) 25 w d) –25

a) 10 w d) 40

c) 30

6. Si F = 50 N y lleva al bloque una distancia de 10 m, hallar la potencia desarrollada

a) 100 w d) 400 a) 56 w d) 96

b) 20 e) 50

b) 240 e) –100

c) –240

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5to año

290


9. Halle la potencia desarrollada por F = 8 2 N, si el bloque mostrado avanzó 4 m en 8 s.

10. En el problema anterior, ¿cuál fue la potencia desarrollada por el rozamiento?

a) –1 w d) –4

a) 1 w d) 4

b) 2 e) 5

b) –2 e) –5

c) –3

c) 3

Bloque II 1. El bloque mostrado avanza a velocidad de 2 m/s gracias a la fuerza F = 200 N. Hallar

4. En el problema anterior, ¿qué potencia desarrolló el peso?

la potencia de “F”

a) 100 w d) –100

a) 100 w d) 400

b) 200 e) N.A.

c) 300

5. Si el bloque mostrado avanza a la velocidad constante de 4 m/s, halle la que el rozamiento que le afecta en su base es 10 N. (m = 6 kg)

a) 100 w d) 40 b) –100 e) 200

c) –140

potencia desarrollada por “F”, si se sabe

2. El bloque mostrado avanza a velocidad constante V = 5 m/s gracias a F = 30 N. ¿cuál es la potencia que desarrolla el rozamiento?

a) 100 w d) 150

b) –200 e) –120

c) –150

3. El bloque mostrado es de 4 kg y es

b) 80 e) 30

c) 60

6. Si el bloque mostrado avanza a velocidad constante de 2 m/s, halle la potencia desarrollada por “F”, si se sabe que el

rozamiento que le afecta en su base es 20 N.

levantado por “F” a la velocidad de 3 m/s. ¿Qué potencia desarrolla “F”?

a) 10 w d) 40 a) 100 w d) 160

b) 120 e) N.A.

c) 140

b) 20 e) 50

c) 30

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5to año

291


7. Si el bloque mostrado es llevado a la velocidad de 4 m/s y si hay rozamiento,

8. Si el bloque mostrado es llevado a la velocidad de 6 m/s y si hay rozamiento,

hallar la potencia que desarrolla “F”

a) 10 w d) 40

b) 20 e) 50

hallar la potencia que desarrolla “F”

c) 30 a) 90 w d) 160

b) 120 e) 180

c) 140

ENERGÍA La energía es una magnitud física escalar que sirve de medida general a las distintas formas de movimiento de la materia que estudian en la física. - Es la capacidad que tiene un cuerpo para poder realizar trabajo.

CLASES DE ENERGÍA ENERGÍA CINÉTICA ( EC) : m

V

ENERGÍA POTENCIAL: Es aquella energía que tienen los cuerpos debido a su posición. a) Energía potencial gravitatoria:

EK = ½ mv2

mg H

Ejemplo: 1. Un móvil se desplaza con una velocidad media de 20m/s, si tiene un peso de 150N , hallar su energía cinética. EK = ½ mv 2

EK = ½ 150 x 20

Ep = mgh

 EK = 150N b) Energía potencial elástica ( EPK):

 Energía potencial elástica. Es la energía que tienen los resortes cuando están estirados o comprimidos.

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292


PROBLEMAS PARA LA CLASE 

Considerar: g = 10 m/s2 en todos los problemas.

Bloque I 1. Calcule la energía mecánica del bloque de 4 kg respecto del suelo.

a) 200 J d) 300

b) 240 e) N.A.

4. Halle la energía mecánica que posee el bloque mostrado, cuando está en la posición mostrada si se sabe que su masa es 4 kg. Tome como nivel de referencia el suelo que se muestra.

c) 280

2. Calcule la “Em” en (A) y “B” para que el bloque de 2 kg

a) 100 J d) 160

b) 120 e) 200

c) 140

5. Halle la energía mecánica que posee el bloque mostrado, cuando está en la posición mostrada, si se sabe que su masa es 3 kg. Tome como nivel de referencia el suelo que se muestra.

a) 50; 30 J b) 40; 20 d) 60; 60 e) 16; 16

c) 80; 16

3. Halle la energía mecánica que posee el bloque mostrado cuando está en la posición mostrada, si se sabe que la masa es 2 kg. Tome como nivel de referencia el suelo que se muestra.

a) 200 J d) 280

b) 240 e) 300

a) 16 J d) 24

b) 20 e) 30

c) 22

6. Halle la energía mecánica que posee el bloque mostrado cuando está en la posición mostrada, si se sabe que su masa es 2 kg. Tome como nivel de referencia el suelo que se muestra.

c) 260

a) 100 J d) 114

b) 165 e) 120

c) 56

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5to año

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7. Halle la energía mecánica que posee el bloque mostrado está pasando por la posición mostrada, si se sabe que su masa es 2 Kg. Tome como nivel de referencia el suelo que se muestra.

10. Evalúe la energía mecánica del bloque de 2 Kg cuando pasa por la posición mostrada.

a) 54 J d) 32 a) 50 J d) 70

b) 60 d) 75

c) 65

8. Halle la energía que posee el bloque mostrado cuando está pasando por la posición mostrada, si se sabe que su masa es 1 Kg. Tome como nivel de referencia el suelo el suelo que se muestra.

b) 60 e) 16

c) 76


a) 200 J d) 450

b) 320 e) 480

c) 400

Bloque II a) 50 J d) 200

b) 100 e) 250

c) 150


1. Un cuerpo tiene una masa de 0,5 Kg y posee una velocidad de 8 m/s. Hallar su energía cinética. a) 100 J d) 400

b) 200 e) 150

c) 300

2. Una pelota de masa 500 g fue lanzada con una velocidad de 8 m/s. Hallar su energía cinética. a) 18 J d) 12

a) 103 J b) 3 x 105 5 d) 4 x 10 e) N.A.

c) 2 x 105

b) 10 e) 16

c) 19

3. Una paloma tiene una masa de 4 Kg y viaja a la velocidad de 8 m/s. Determine su energía cinética. a) 280 J d) 240

b) 320 e) 158

c) 128

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4. Determinar la energía potencial del cuerpo de masa 2,5 Kg (g = 10 m/s2)

9. La energía potencial del cuerpo es 800 J, cuando se encuentra a cierta altura “H”.

Determinar la nueva energía potencial, si su altura se reduce a su cuarta parte. a) 200 J d) 150

b) 100 e) 400

c) 50

10. Si la energía potencial de una piedra es 100 J, determinar la nueva energía potencial de la misma piedra en una altura dos veces mayor que la anterior. a) 150 J d) 120

b) 280 e) 180

c) 200

5. Determinar la masa del cuerpo, si la energía potencial gravitatoria que posee es 30 J. (g = 10 m/s2)

a) 100 g d) 400

b) 200 e) 500

c) 600

b) 250 e) 300

b) 200 e) 350

c) 250

11. Hallar la energía mecánica de un cuerpo en “A” respecto del piso. (masa 3 kg)

a) 216 d) 254

b) 240 e) 224

c) 264

12. Si la energía potencial del cuerpo con

6. La energía cinética de un cuerpo es 1 000 J, si su velocidad se reduce a la mitad, determine la nueva energía cinética. a) 200 J d) 275

a) 300 J d) 450

respecto a “A” es 240 J, determine la

energía mecánica en dicho punto.

c) 225

7. Si la energía cinética de un cuerpo es de 750 J y su velocidad se reduce a la quinta parte, determine la nueva energía cinética. a) 75 J d) 25

b) 125 e) 150

c) 30

8. Si la energía cinética de una piedra que fue lanzada era 500 J, determinar la nueva energía que pueda tener al ser lanzada al doble de velocidad. a) 2 000 J b) 100 d) 1 000 e) 800

c) 50

a) 40 d) 440

b) 200 e) 380

c) 240

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ENERGÍA MECÁNICA Se llama así a la suma de la energía potencial más la energía cinética en un punto determinado.

FUERZAS CONSERVATIVAS: Diremos que una fuerza es conservativa si el trabajo que realiza dentro de un sistema permite cambiar las energías componentes de forma tal que la energía total, se mantiene constante, además el trabajo que realizan no dependen de la trayectoria, sólo dependen de la posición inicial y de la posición final. Em1 V1 V2 Em2 H

Em = Ec + Er

Em3 h

 Em = 1/2mv2+mgh EM1 = EC1 + EPG1

EC1 = 0

EM1 = EPG1

EM2 = EC2 + EPG2 EM2 = 1/2mv12+mgh

EM3 = EC3 + EPG3

EP6 = 0

EM3 = 1/2mv22

Fuerzas conservativas: Diremos que una fuerza es conservativa si el trabajo que realiza dentro de un sistema permite cambiar las energías componentes de forma tal que la energía total. Se mantiene constante, además el trabajo que realizan no dependen de la trayectoria. Solo dependen de la posición inicial y de la posición final.

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CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA En el ejemplo se muestra que mientras disminuye la energía potencial gravitatoria, la energía cinética aumenta de manera que la energía mecánica tiene el mismo valor y ello debido q que el cuerpo se mueve en el vacío y solo En 1842 un joven alemán de nombre Julius Roberth Meyer daría el siguiente paso de gigante del gran edificio de la física, así estableció que: “todas las manifestaciones de la energía son transformables unas en otras, y la energía como un todo se conserva, esto equivale a decir “ la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma”. “ Si la única fuerza que realiza trabajo, sobre un cuerpo o sistema de cuerpos, es su peso entonces la energía mecánica del sistema se conserva en el tiempo”.

EM (inicial) = EM ( final)

PROBLEMAS NIVEL I 1. Si el bloque de 4kg es soltado en “A”, halle la velocidad final con la que pasará por “B” .

a) 5m/s

b) 6

c) 8

d) 10

3. Si el bloque de 3kg es soltado en “A”, halle la velocidad final con la que pasará por “B”.

e) 12 __ __ a) 15 m/s b) 215 e) N.A

__ c) 315

__ d) 415

2. Si el bloque de 4kg es soltado en “A”, halle la velocidad final con la que pasará por “B”. 4. Si el bloque de 4kg es soltado en “A”, halle la velocidad final con la que pasará por “B”.

a) 5m/s

b) 6

c) 8

d) 10

e) 12 a) 10 m/s

b) 15

c) 20

d) 25

e) 30

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5to año


5. Si el bloque de 4kg es lanzado en “A”, halle la velocidad final con la que pasará por “B”.

a) 10m/s

b) 20

c) 30

d) 40

e) 50

6. El bloque mostrado se suelta desde el punto (A). Si usted desprecia el rozamiento, diga con qué velocidad pasará por (B).

a) 20 m/s d) 30

b) 10 e) N.A.

7. El bloque mostrado se suelta desde el punto (A). Si usted desprecia el rozamiento, diga con qué velocidad pasará por (B)

c) 15

a) 10 m/s

b) 15

c) 5

d) 0

e) N.A.

8. El cuerpo de 2kg se desliza sobre la superficie lisa, si por (A) pasó con velocidad de 10 m/s, ¿con qué velocidad pasará por (B)?

a) 10 m

b) 20

c) 30

d) 40

e) 50

9. El bloque con masa 4kg se suelta en (A). ¿Con qué velocidad llega al pasar por (B)?

a) 1 m/s

b) 2

c) 6

d) 4

e) 5

Fisica-3bim 5to Sec

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