Mas Problemas de Trabajo

Física para todos

Carlos Jiménez Huaranga

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MÁS PROBLEMAS DE TRABAJO - POTENCIA 01. Indicar verdadero o falso, en las siguientes afirmaciones: * El trabajo es una magnitud vectorial. * Una fuerza constante al actuar sobre una masa logra que la velocidad de la masa aumente uniformemente, por lo tanto el trabajo realizado por dicha fuerza en un determinado tramo, es variable. * El trabajo de la fuerza de la gravedad siempre es una cantidad positiva. * Una masa se desplaza con velocidad constante; luego, el trabajo que realiza la fuerza resultante sobre dicha masa es constante. A) VVVV B) FFFF C) VVFF D) FFFV E) VFFV 02. Indicar la alternativa correcta: A) El trabajo que realiza la fuerza normal, siempre es cero. B) El trabajo que realiza una fuerza conservativa siempre es positiva. C) El trabajo que realiza una fuerza no conservativa conservativa depende de la trayectoria. t rayectoria. D) Es posible que el trabajo que realice una fuerza conservativa sea cero. E) La fuerza de rozamiento estático siempre realiza un trabajo negativo. 03. Se lanza una piedra de 1 kg verticalmente hacia arriba con una velocidad de 20 m/s, y regresa al nivel del lanzamiento con una rapidez de 18 m/s. Con respecto a este hecho y considerando que g = 10 m/s 2, indique la alternativa correcta: A) El trabajo realizado por la fuerza de la gravedad en todo el recorrido es negativo. B) El trabajo realizado por la fuerza de la gravedad en el tramo de subida fue de +200 J C) El trabajo realizado por la fuerza de la gravedad en el tramo de bajada fue -200 J D) El trabajo realizado por la fuerza de fricción del aire, tanto en el tramo de subida como en el de bajada son negativos. E) El trabajo realizado por la fuerza de la gravedad, tanto en la subida como en la bajada son iguales 04. Un bloque es arrastrado por un piso horizontal mediante una fuerza “F” con velocidad constante; entonces podemos afirmar que: A) El trabajo realizado por la fuerza “F” es cero.

B) El trabajo realizado por la fuerza de la gravedad es positivo. C) El trabajo tr abajo neto realizado sobre el bloque es cero. D) El trabajo realizado por la fuerza de rozamiento más el trabajo realizado por la fuerza de la gravedad es cero. E) En las afirmaciones anteriores existen más de una correcta. 05. Una fuerza de magnitud constante actúa sobre una partícula haciendo que la partícula se desplace desde A hasta B por la línea punteada y sobre un plano horizontal liso. Si la fuerza siempre es tangente a la trayectoria; indicar ¿cuántas de las siguientes afirmaciones son correctas?

F F A

B F

* El trabajo realizado por la fuerza “F” es igual al producto de F por la distancia entre los puntos A y B. * El trabajo realizado por la fuerza F es igual al producto de su magnitud y la longitud de la línea punteada. * La fuerza F es conservativa. * Si la superficie fuera rugosa, el trabajo realizado por F sería mayor. A) 0 B) 1 C) 2 D) 3 E) 4 06. Mediante una fuerza F vertical se eleva un bloque de peso P desde el piso hasta una mesa de altura “h”, de dos formas: * En el primer caso el bloque fue elevado con velocidad constante. * En un segundo caso el bloque fue elevado con aceleración constante. Indicar la alternativa correcta. A) El trabajo realizado por la fuerza de la gravedad en el segundo caso es menor que en el primer caso. B) El trabajo t rabajo neto realizado sobre el bloque en ambos casos son iguales. C) El trabajo t rabajo neto realizado sobre el bloque en el segundo caso es positivo. D) El trabajo realizado por la fuerza P en el primer caso es cero. E) El trabajo realizado por la fuerza de la gravedad en ambos casos es: Ph.

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07. Determinar el trabajo desarrollado por la muchacha en los 2 primeros segundos, si logra desplazar al bloque de masa 20 kg con una aceleración constante de 1 m/s2, partiendo del reposo. Si se conoce que la fuerza de fricción es de 200 N, entre el piso y el bloque.

F(N) 20

4 x(m) 0



A) 400 J D) - 440 J

B) - 400 J E) 880 J

C) 440 J

08. Un bloque de 80 N se desplaza por acción de la fuerza "F" de 50 N, sabiendo que el coeficiente de rozamiento cinético entre el bloque y el piso horizontal horizontal es 0,2. 0,2. Hallar el trabajo realizado por "F" al cabo de 4 s, si el cuerpo parte del reposo g=10 m/s 2. F

37°

A) 38 J D) 24 J

2 3

5

B) 37 J E) 20 J

C) 36 J

11. Un bloque de 6 kg se desplaza por acción de las fuerzas mostradas en el gráfico. Si se sabe que en un tramo la fuerza "F 1" realiza un trabajo, igual al doble del valor del realizado por "F2" y a la vez el triple del valor del realizado por una fuerza vertical para elevarlo hasta una altura de 3 m con rapidez constante. Hallar el trabajo neto realizado sobre el bloque, sabiendo que el piso es liso. (g= 10 m/s2) a

F1 A) 540 J D) 720 J

B) 180 J E) 360 J

F2

C) 900 J

09. Mediante una fuerza horizontal "F" de 800 N, se desplaza a un bloque de 100 N de peso, a lo largo de un plano inclinado inclinado áspero. áspero. Si el coeficiente de rozamiento entre el plano y el bloque es µ k =0,5, y dicho bloque logra tener un desplazamiento de 5 m, determinar: a) el trabajo realizado por la fuerza F, en dicho tramo. b) El trabajo neto sobre el bloque para el mismo desplazamiento de 5 m F 37°

A) 3 200 J; 3 000 J B) 4 000 J; 3 000 J C) 4 000 J; 1 800 J D) 3 200 J; 1 800 J E) 2 500 J; 3 200 J 10. Una fuerza "F" actúa sobre una partícula en movimiento rectilíneo en la dirección y sentido de su velocidad. La magnitud magnitu d de "F" varía con la posición "x" de la partícula de acuerdo al al gráfico mostrado. mostrado. Hallar el trabajo realizado por la fuerza "F" desde la posición x=1 m hasta x=5 m.

A) 720 J D) 540 J

B) 680 J E) 360 J

C) 560 J

12. El trabajo que realiza una fuerza para elevar a una masa de 800 g verticalmente hacia arriba hasta una altura de 2 m es de 80 J. ¿Con qué aceleración subió subió la masa? (g = 10 m/s2) A) 80 m/s 2 B) 60 m/s2 C) 50 m/s2 D) 40 m/s 2 E) 20 m/s2 13. Sobre un terreno horizontal liso un bloque de 4 kg se desplaza con una velocidad constante de 15 m/s. En un determinado instante se le aplica una fuerza constante de 20 N en sentido opuesto a su velocidad durante 6 segundos. Hallar el trabajo realizado por la fuerza durante los 6 segundos mencionados A) 450 J B) 900 J C) 1 800 J D) 225 J E) Cero 14. Un bloque de 10 N de peso es levantado por una fuerza vertical que varía de acuerdo a la ley F=5y+10. Hallar el trabajo total realizado sobre el bloque desde la posición y = 1 m hasta la posición y = 4 m. La fuerza “F” se expresa en newton y la posición “y” en metros A) 67,5 J B) 60 J C) 37,5 J D) 30 J E) 27,5 J


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15. Un bloque de 5 kg es desplazado 5 m a lo largo de un plano inclinado 37° (µ k =0,75) por una fuerza "F" paralela al plano. Hallar el trabajo mínimo realizado por "F". A) 294 J B) 100 J C) 164 J D) 364 J E) 194 J 16. En el siguiente sistema de poleas ingrávidas se abandona los bloques el reposo. Calcular el trabajo que realiza la fuerza de la gravedad del sistema desde el instante mostrado hasta que el bloque B llegue al piso. La masa de A es “M” y la masa de B es “4M”

H

A

B) 4Mg E) Mg

C) 3Mg

17. ¿Qué trabajo realiza la persona para descender descender al bloque de 7,5 kg hasta el piso con velocidad constante?

4m A) +300 J B) 450 J D) +150 J E) -150 J

y cuál fue la potencia media dicho intervalo de tiempo? A) 120J ; 30W B) 200J ; 50 W C) 180J ; 45W D) 240J ; 60W E) 210J ; 50W 20. Se acelera un objeto de 24 kg hacia arriba de un plano inclinado liso de 37° respecto de la horizontal mediante una fuerza horizontal constante, el cuerpo partió del reposo y recorre 18 m en 3 s. Hallar la potencia que desarrolla la fuerza. (g = 10 m/s2) A) 1,44 kW B) 14,4 kW C) 0,44 kWº D) 14 kW E) 2,44 kW 21. El motor de un bote tiene una potencia potencia de 50 H.P, y hace que se mueva a una velocidad de 180 km/h. Hallar la fuerza de resistencia que ofrece el agua al movimiento del bote (1 H.P. = 746 W) A) 766 N B) 7 660 N C) 3 730 N D) 373 N E) 76,6 N

B

A) 6Mg D) 2Mg


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C) -300 J

18. Sobre una plataforma de forma circular que gira en un plano horizontal con una velocidad angular cuyo valor es 5 rad/s, se mueve un bloque pequeño de 160 g. ¿Cuál es el trabajo realizado por la fuerza de rozamiento en dirección radial sobre el bloque de una posición "A" hasta una posición "B" que distan 30 cm y 50 cm del eje de rotación respectivamente? A) +3,2J B) -3,2J C) +6,4J D) -6,4J E) 2J 19. Un cuerpo de masa mas a 10 kg se acelera uniformemente desde el reposo hasta adquirir una velocidad de 54 km/h en el instante t=10s. ¿Qué trabajo se ha realizado sobre el cuerpo en los primeros 4 segundos de su movimiento

22. Se sabe que la fuerza de resistencia que ofrece ofrece el agua al desplazamiento de una lancha a motor es directamente proporcional a la velocidad. Si para mantener una velocidad de 26 km/h el motor desarrolla una potencia de 12 kW. ¿Qué potencia se requiere para mantener una velocidad de 52 km/h? A) 6 kW B) 12 kW C) 18 kW D) 24 kW E) 48 kW 23. Un motor eléctrico de eficiencia 76% requiere requiere 4,9 kW para impulsar una bomba de 65% de rendimiento, la cual a su vez bombea agua hacia la azotea de un edificio de 60 m de altura. Hallar la cantidad de metros cúbicos de agua que sube por minuto A) 4,94 B) 2,47 C) 0,494 D) 0,247 E) 247 24. La masa de un trineo es de 40 kg y de la persona que viaja sobre él es de 80 kg, el coeficiente de rozamiento entre el trineo y el hielo es de 0,3. Si los perros que impulsan el trineo corren con velocidad constante de 5 m/s. Hallar la potencia que desarrollan los 2 perros (g = 10 m/s ) A) 3,6 kW B) 2,4 kW C) 1,8 kW D) 1,5 kW E) 1,2 kW 25. Un motor de 300 H.P. acciona una grúa que levanta un cuerpo de 200 kg, si la eficiencia de la grúa es del 80% determine la velocidad constante con la cual sube el cuerpo. g = 10 m/s2


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cilindros del motor, si su eficiencia transmisión es del 75% . (g = 10 m/s2) A) 60 kW B) 70 kW C) 40 kW D) 30 kW E) 20 KW

B) 111,9 m/s D) 75,38 m/s

26. Un tanque con capacidad de 2 000 litros está colocado a 6 m de altura, encima de una cisterna. Una bomba que funciona durante 20 minutos hace subir verticalmente el agua, llenando completamente el tanque en dicho tiempo. ¿Cuál fue la potencia desarrollada por el motor de la bomba? A) 25 W B) 20 W C) 50 W D) 75 W E) 98 W 27. Un ascensor as censor absorbe una potencia de 250 H.P. y levanta un bloque con velocidad constante de 400 cm/s. Determine el peso del bloque que levanta, si la eficiencia del ascensor es del 80% A) 3,8 kN B) 0,38 kN C) 1,9 kN D) 38 kN E) 19 kN 28. Un automóvil de 1 000 kg k g baja por una cuesta, con el motor parado, a la velocidad constante de 54 km/h. La pendiente de la cuesta es igual a 4 m por cada 100 m de recorrido. ¿Qué potencia deberá tener el motor del automóvil para poder subir una cuesta de igual pendiente con la misma velocidad? A) 9,8 kW B) 13,6 kW C) 19, 6 kW D) 11,8 kW E) 8,7 8, 7 kW 29. El motor de un bote tiene una potencia de 5 kW y una eficiencia del 60%. Si la velocidad del bote es 2,5 m/s. ¿Cuál es la fuerza de resistencia del agua que se opone al movimiento del bote? A) 2 kN B) 1,8 kN C) 1,3 kN D) 1,1 kN E) 1,2 kN 30. Un automóvil automóvil de una tonelada se mueve sobre una pista horizontal rugosa a 54 km/h con velocidad constante. constante. La fuerza de de rozamiento es la décima parte del peso del auto. Hallar la potencia entregada por la gasolina en los

en la

31. El motor de un bote tiene una potencia potencia igual a 3 000 watts y lo lleva a una velocidad de 2,5 m/s. ¿Cuál es la fuerza de resistencia del agua que se opone al movimiento del bote? A) 1 kN B) 1,2 kN C) 2 kN D) 0,8 kN E) 1,6 kN 32. Hallar la eficiencia de una máquina; sabiendo que la potencia perdida equivale al 25% de la potencia útil A) 40% B) 80% C) 60% D) 70% E) 50% 33. Para cubrir un desnivel de 6 m de altura se emplea una escalera mecánica la cual transporta 700 personas en cada hora. Hallar la potencia necesaria para impulsar la escalera considerando que el peso promedio por persona es 750 N A) 4 750 W B) 875 W C) 950 W D) 975 W E) 1 075 W 34. Sobre un u n plano horizontal un bloque es desplazado en 13 m a velocidad constante por una fuerza "F" que forma un ángulo de elevación " "; determine el trabajo de esta fuerza conociendo que la fricción sobre el bloque es 7 N A) 70 J B) 91 J C) 101 J D) 104 J E) 52 J 35. Cuando una lancha a motor se desplaza a velocidad constante, la fuerza de resistencia del agua al desplazamiento del cuerpo es directamente proporcional a la velocidad. Si para mantener una velocidad de 36 km/h desarrolla una potencia de 3 kW. ¿Qué potencia se requiere para mantener una velocidad de 72 km/h? A) 12 000 W B) 8 000 W C) 1 000 W D) 10 000 W E) 9 000 W


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