Pr of: Vi ct cto or H ugo Guaroc Guarochico hico M oreir reira a
ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y MATEMÁTICAS HOJA DE TRABAJO No 13 Fecha: 23 de Febrero del 2015 1.- Con relación al trabajo mecánico mecánico de una fuerza constante, es incorrecto afirmar que: a) Es proporcional al módulo del desplazamiento. desplazamiento. b) Es una cantidad escalar. c) Es proporcional al módulo de la fuerza. d) Su unidad en el S.I. es Joule (J). e) Es proporcional a la velocidad del móvil. 2.- Dada las siguientes afirmaciones. afirmaciones. Escoja la alt ernativa correcta donde se realice trabajo. a) Si empujamos la pared de un edificio. b) Si lanzamos lanzamos una pelota de beisbol. c) Cuando un levantador de pesas se esfuerza por sostener la barra de pesas sobre su cabeza. d) Un estudiante lleva una mochila a l a Espol, entonces la fuerza vertical portadora de la mochila realiza trabajo. e) Un estudiante con su mochila está parado esperando la metrovía. 3.- Analice los siguientes enunciados: enunciados: I. Siempre que la fuerza aplicada a un cuerpo aumenta, también aumenta el trabajo II. Un fuerza que solo afecte la dirección del movimiento del cuerpo manteniendo la rapidez, no realiza trabajo III. Si un cuerpo está acelerado acelerado sobre él se realiza trabajo IV. La fuerza de fricción sobre un bloque siempre realiza realiza trabajo negativo ¿Cuál opción es correcta? a) Sólo un enunciado es verdadero b) Sólo dos enunciados son verdaderos c) Sólo tres enunciados son verdaderos d) Todos los enunciados son verdaderos 4.- Un bloque de masa M=1kg se encuentra sobre una superficie horizontal lisa y atado a uno de los extremos de una cuerda de longitud L=0.5m. El bloque se hace rotar en un círculo sobre la mesa con rapidez constante v=3m/s. La figura muestra la vista superior de la mesa y el bloque. El trabajo trabajo realizado sobre el bloque por por la cuerda durante media media revolución es: es: a) 28 J b) 57 J c) 37 J d) 18 J e) Cero. 5.- Un objeto de 5 kg experimenta un desplazamiento S = 2i + 3 j m. Durante el desplazamiento, una fuerza constante F = 4i - 2 j N actúa sobre el objeto. El trabajo hecho por la fuerza F sobre este objeto es: a) 8 J b) -6 J c) 2 J d) 14 J e) -2 J 6.- Una masa de 1 kg se encuentra en el origen de coordenadas O(0,0) m y actúa sobre ella una fuerza F=5 i N. El trabajo de esta fuerza para trasladarla desde el origen hasta el punto de coordenadas coordenadas P(0,3) m será: a) 15 J b) 7.5 J c) 30 J d) 0 J 7.- Con relación a las fuerzas aplicadas sobre el bloque, para cierto desplazamiento x , determine la proposición incorrecta: a) El trabajo de F1 es positivo. b) El trabajo de F2 es negativo. c) El trabajo de F3 es negativo. d) El trabajo de n es nulo. e) El trabajo de P es diferente diferente de cero y positivo.
8.- Un globo aerostático asciende asciende con rapidez constante. El peso del globo efectúa trabajo a) positivo. b) negativo. c) cero. d) faltan datos para dar una respuesta. 9.- Una roca, atada a una cuerda, se hace rotar alrededor de un círculo horizontal con rapidez constante, sin considerar el rozamiento del aire. ¿Cuál de los siguientes enunciados es correcto? a) La tensión en la cuerda hace trabajo sobre la roca, pero la fuerza gravitacional no realiza trabajo sobre la roca. b) La tensión en la cuerda no hace trabajo sobre la roca, pero la fuerza gravitacional si realiza trabajo sobre la roca. c) Tanto la fuerza gravitatoria como la tensión realizan trabajo sobre la roca, los trabajos tienen igual magnitud pero signo contrario, de tal forma que el trabajo neto n eto es cero. d) Ni la tensión o la fuerza gravitatoria realizan realizan trabajo sobre la roca. e) Ni la tensión o la fuerza gravitatoria realizan trabajo sobre la roca, quien realiza trabajo es la componente de la tensión, o sea, la fuerza centrípeta.
C apí tulo 5. Tr T r abaj o y Ene E nerr g í a
Pr of: Vi ct cto or H ugo Guaroc Guarochico hico M oreir reira a 10.- Un bloque de 100 kg es empujado una distancia de 6 m sobre una superficie horizontal con velocidad constante, mediante una fuerza que forma un ángulo de 30° por encima de la horizontal. Si el coeficiente de rozamiento entre el bloque y el piso es de 0.3, determine el trabajo realizado por la fuerza. 11.- Un bloque es movido 2.5 metros a través del piso por una fuerza de 20 N. La fuerza F 1 empuja el bloque hacia abajo, y la fuerza F 2 lo empuja en dirección horizontal. Compare el trabajo W hecho por las dos fuerzas. A) W1 < W2 B) W1 = W2 C) W1 > W2 D) Falta el ángulo de inclinación para dar una respuesta. 12.- Se aplica una fuerza F = 100 N, formando un ángulo de 60° con la horizontal, sobre un bloque de 200 kg, como se indica en la figura. El bloque se mueve con velocidad constante de 3.0 m/s y se desplaza 5.0 m. ¿Cuál es el trabajo de la fuerza de fricción? a) -433 J b) 433 J c) -86.6 J d) -250 J e) 250 J 13.- ¿Cuál es el trabajo realizado por dos fuerzas que en conjunto mueven un objeto horizontalmente una distancia d = 8 m, como se muestra en la figura? a) 28.68 J b) 13.38 J c) 107.08 d) cero e) Es necesario necesario conocer la magnitud de F2 14.- El bloque de 5 kg de la figura de abajo parte del reposo desde el extremo superior de un plano liso con 30º de inclinación con respecto a la horizontal. Sobre el cuerpo actúa una fuerza horizontal F de 15N. ¿Cuál es el trabajo realizado por la fuerza externa F sobre el bloque mientras desliza hasta la base del plano inclinado? i nclinado? a) – a) – 75 75 J b) 130 J c) – c) – 130 130 J d) 150 J e) -150 J 15.- Una caja de masa M = 5 kg se desliza 10 metros con rapidez constante sobre un plano inclinado rugoso cuya superficie se encuentra formando 30° con la horizontal. ¿Cuál es la magnitud del trabajo realizado por la fricción? A) 100 J B) 5 J C) 320 J D) 10 J E) 245 J 16.- Una caja de 100 kg se desliza hacia abajo sobre un plano inclinado 30° con velocidad constante de 2 m/s. Determine el valor del trabajo realizado por la fricción sobre el bloque. A) – A) – 19600 19600 J B) – B) – 9800 9800 J C) – C) – 20000 20000 J D) – D) – 4900 4900 J E) – E) – 10000 10000 J 17.- Un bloque de 5kg parte desde la base de un plano inclinado con una rapidez de 3m/s debido a una fuerza F paralela al plano inclinado. La superficie es rugosa (μk = 0.6) y forma un ángulo de 40º con la horizontal. La aceleración del bloque es de 4m/s 2, calcular el trabajo hecho por la fuerza neta ejercida sobre el bloque cuando se ha desplazado 5m sobre el plano. A) 100 J B) -270.1 J C) 20 J D) 270.1 J E) Falta el valor de la fuerza F 18.- La figura A muestra a un bloque de masa m sostenido por un resorte unido al techo. La figura B, muestra dos bloques de masas masas m/2 colgando m/2 colgando mediante dos cuerdas unidas a un resorte. Los resortes tienen la misma constante k . Si en la figura A el resorte está estirado una distancia d , ¿cuánto estará estirado el resorte en la figura B? a) d b) d/2 c) d/4 d) 2d e) 4d
C apí tulo 5. Tr T r abaj o y Ene E nerr g í a
Pr of: Vi ct cto or H ugo Guaroc Guarochico hico M oreir reira a 19. Un muelle que sigue la Ley de Hooke se encuentra inicialmente sin alargar. A continuación se le somete a una fuerza creciente. Al llegar dicha fuerza a tener su valor máximo de magnitud F max el muelle se habrá alargado una cantidad e, tal como se indica en la figura. El trabajo realizado para alargar el muelle es: a) Fmax e
b)
1
Fmax e
1
c) Fmax e
e d) Fmax
20.- Una esfera de metal de 100 g de masa se encuentra en reposo en un lugar donde g = 10 m/s2. A partir de un cierto instante, una fuerza F de magnitud variable con la distancia (d), conforme el gráfico adjunto, pasa a actuar sobre la esfera en dirección vertical hacia arriba. El trabajo neto realizado sobre la esfera desde que actúa F hasta que desaparece es: a) 0.80 J b) 3.2 J c) 4.0 J d) 7.2 J e) 8.0 J 21.- ¿Cuál de los siguientes objetos tiene menos energía Cinética? a) Un objeto de masa 4 m y rapidez V b) Un objeto de masa 3 m y rapidez 2V. c) Un objeto de masa 2 m y rapidez 3V d) Un objeto de masa m y rapidez 4V 22.- El diagrama muestra a dos bloques, A con masa 2m y velocidad v, y B con masa m y velocidad 2v. En comparación con la energía cinética del bloque A, la energía cinética del bloque B es: a) la misma b) la mitad c) dos veces mayor d) cuatro veces mayor 23.- Un coche se mueve a una rapidez v. Para que se duplique su energía cinética, la nueva rapidez debe ser: a) √ 2 b) √ c) v/2 d) 2v 24.- Un objeto choca contra una pared y rebota con la mitad de su rapidez original. El porcentaje de energía cinética perdida, en comparación con la energía cinética original, es A. 10% B. 25% C. 50% D. 75% 25.- Un tractor manejado con rapidez uniforme hala un trineo cargado con leña. Después de que el trineo se ha movido una distancia d, el trabajo total hecho sobre el trineo es a) positivo. b) negativo. c) cero. d) no hay suficiente información para decidir. 26.- Si el trabajo neto sobre un cuerpo es negativo, entonces: a) su rapidez disminuye c) solamente actúa sobre el cuerpo la fuerza de rozamiento
b) el cuerpo se mueve aceleradamente d) la rapidez del cuerpo es constante
Las siguientes dos preguntas se refieren a la siguiente situación: Tres bloques (A, B, y C) son empujados por fuerzas iguales, F, sobre superficies horizontales sin fricción por una distancia de 2 metros. La masa del bloque A es mayor que la del bloque B, y la masa del bloque B es mayor que la del bloque C. 27.- ¿Cuál de los bloques tendrá la mayor rapidez después de ser empujado los 2 metros? A) Bloque A B) Bloque B C) Bloque C D) Todos los bloques tendrán la misma rapidez 28.- ¿Cuál de los bloques tendrá la mayor energía cinética después de ser empujado los 2 metros? A) Bloque A B) Bloque B C) Bloque C D) Todos los bloques tendrán la misma energía cinética
C apí tulo 5. Tr T r abaj o y Ene E nerr g í a
Pr of: Vi ct cto or H ugo Guaroc Guarochico hico M oreir reira a 29.- Dos bloques, uno de masa M y el otro de masa 2M, se encuentran en reposo sobre una superficie horizontal y sin fricción. Luego cada bloque es empujado por la misma fuerza constante F y por el mismo intervalo de tiempo t, al final del intervalo de tiempo, ¿cuál de los bloques tiene l a mayor energía cinética? a) El bloque de masa M. b) El bloque de masa masa 2M. c) Los dos bloques tienen la misma energía cinética. d) Falta conocer la distancia que se desplazan los bloques. Las siguientes dos preguntas se refieren a la siguiente situación: Un objeto de masa M = 5 kg se está moviendo horizontalmente y en línea recta a una rapidez de 6 m/s. Una fuerza de 100 N es aplicada durante un periodo corto de tiempo de tal forma que la rapidez del objeto se incrementa incrementa a 10 m/s. 30.- El trabajo realizado por la fuerza es: a) 100 J b) 15 J c) 5 J d) 260 J
e) 160 J
31.- ¿Cuál es el periodo de tiempo durante el cual la fuerza fue aplicada? a) 10.0 s b) 0.35 s c) 0.15 s d) 0.2 s e) 5.0 s 32.- Un cuerpo que se mueve a lo largo de una línea recta tiene una masa de 3.0 kg y una energía cinética de 24 J. Entonces, una fuerza neta de 4.0 N comienza a oponerse al movimiento. El cuerpo llegará al reposo después de haber recorrido una distancia de a) 2.0 m b) 6.0 m c) 8.0 m d) 12 m 33.- Un bloque de masa m = 1 kg es lanzado sobre una superficie inclinada con una velocidad inicial de 10 m/s como se indica en la figura. Si el coeficiente de rozamiento cinético entre el bloque y el plano inclinado es 0.2, entonces el trabajo neto neto realizado sobre el bloque hasta que se detiene es: a) -100J b) -25J c) -50J d) +50J e) -11J 34.- En el sistema mostrado se tiene un bloque de masa m y rapidez v en el punto A. Si en el punto B de su trayectoria el bloque tiene el triple de la rapidez que en A y la superficie carece de fricción, el trabajo neto realizado sobre el bloque es: a) 0 b) ½ mv2 c) 4mv2 d) 8mv2 e) 9mv2
35.- Un bloque de masa 2 kg se encuentra bajo la acción de varias fuerzas y se mueve a lo largo del eje x. x. La velocidad del bloque como función del tiempo se muestra en la figura. El trabajo neto hecho sobre el bloque desde 15 s hasta 55 s es: a) 300 J b) -300 J c) 0 d) 312.5 J e) -312.5 J 36.- El siguiente gráfico muestra la fuerza neta aplicada a un cuerpo de 2.50 kg, inicialmente en reposo en el origen, pero libre de moverse a lo largo de una línea recta sobre una superficie horizontal sin fricción. La fuerza actúa a lo largo de la misma línea recta. Cuando el cuerpo se encuentra en la posición x = 4 m su energía cinética es: a) 2.0 J b) 2.5 J c) 3.0 J d) 3.5 J e) 4.0 J
C apí tulo 5. Tr T r abaj o y Ene E nerr g í a
