TRABAJO: TRA BAJO: 1. Un levantador levantador de pesas levanta levanta un conjunto de pesas de de 350 N desde el nivel del suelo hasta una posicin so!re su ca!e"a# una distancia vertical de $.00 %. &'u(nto tra!ajo hace el levantador de pesas# suponiendo )ue %ueve las pesas con rapide" constante*
$. +n 1,,0 -a -alter lter Areuille de B/lica levant levant un o!jeto o!jeto de $1.5 $1.5 2 a lo laro de de una distancia de 1.1 c% utili"ando slo sus dientes. a4 &'u(nto tra!ajo hi"o Areuille so!re el o!jeto* !4 &'u(l es la %anitud de la uer"a )ue ejerce so!re el o!jeto durante el levanta%iento# considerando )ue es constante*
3. +l n%ero r/cor r/cord d de levanta%iento levanta%iento de !otes# !otes# )ue inclu6 7e 7e la lancha 7 10 %ie%!ros %ie%!ros de su tripulacin# ue lorada por 8a%i 9einonen 7 Juha Rsnen de 8uecia en el $000. ;evantaron una %asa total de <53.$ 2 apro=i%ada%en6 te > pul del suelo un total de $> veces. +vale el tra!ajo %ec(nico total llevado a ca!o por los dos ho%!res al le6 vantar $> veces el !ote# considere )ue aplicaron la %is%a uer"a al !ote durante cada elevacin. ?@esprecie cual6 )uier tra!ajo )ue pudieron ha!er reali"ado al per%itir )ue el !arco ca7era al suelo.4
>. Una clienta en un super%erca super%ercado do e%puja un carr carro o con una uer"a uer"a de 35 35 N diriida en en un (nulo de $5 por de!ajo de la l a hori"ontal. ;a uer"a slo es suciente para cu!rir dierentes uer"as de riccin# de tal %odo )ue se traslade el carro con rapide" constante. a4 @eter%ine el tra!ajo reali"ado por la clienta cuando se traslada 50.0 % a lo laro del pasillo. !4 &'u(l es el tra!ajo neto reali"ado en el carro* &Cor )u/* c4 ;a clienta va al pasillo )ue siue# e%pujando hori"ontal%ente 7 %anteniendo la %is%a rapide" )ue antes. 8i el tra!ajo hecho por la uer"a de riccin no ca%!ia# &la uer"a aplicada por la clienta serDa %(s rande# %(s pe)ueEa# o es la %is%a* &Fu/ ha7 acer6 ca del tra!ajo reali"ado so!re el carro por la clienta*
5. Cartiendo del reposo# un !lo)ue de 5.00 2 se des6 li"a $.50 % hacia a!ajo so!re un plano ruoso inclinado 30.0. +l coeciente de riccin cin/tica entre el !lo)ue 7 el plano es %2 5 0.>3<. @eter%ine a4 el tra!ajo reali"a6 do por la uer"a de ravedad#
!4 el tra!ajo reali"ado por riccin entre el !lo)ue 7 el plano inclinado 7
c4 el tra6 !ajo reali"ado por la uer"a nor%al. d4 'ualitativa%ente# &c%o ca%!iarDan las respuestas si se utili"a una ra%pa corta en un (nulo %u7 pronunciado para atravesar las %is%as alturas verticales*
<. 8e aplica una uer"a hori"ontal de 150 N para e%pujar una caja de >0.0 2 una distancia de <.00 % so!re una supercie hori"ontal ruosa. 8i la caja se traslada con ra6 pide" constante# deter%ine a4 el tra!ajo )ue invierte la uer"a de 150 N 7 !4 el coeciente de riccin cin/tica entre la caja 7 la supercie.
. Un trineo carado con ladrillos tiene una %asa total de 1.0 2 7 se jala con velocidad constante %ediante una cuerda inclinada $0.0 arri!a de la hori"ontal. +l trineo se traslada una distancia de $0.0 % so!re una supercie hori"ontal. +l coeciente de riccin cin/tica entre el tri6 neo 7 la supercie es 0.500. a4 &'u(l es la tensin en la cuerda* !4 &'u(nto tra!ajo es reali"ado por la cuerda en el trineo* c4 &'u(l es la enerDa %ec(nica perdida a causa de la uer"a de riccin* . Un !lo)ue de %asa % 5 $.50 2 se e%puja una dis6 tancia d 5 $.$0 % a lo lar6 o de una %esa hori"ontal sin riccin %ediante una uer"a constante G 5 1<.0 N diriida en un (nulo u 5 $5.0 de!ajo de la hori"on6 tal co%o se %uestra en la 6 ura C5.. +sta!le"ca el tra!ajo reali"ado por a4 la uer"a aplicada#
!4 la uer"a nor%al ejercida por la %esa# c4 la uer"a de ravedad 7 d4 la uer"a neta en el !lo)ue.
5.$ +nerDa cin/tica 7 el teore%a tra!ajo6enerDa ,. Un %ec(nico e%puja un auto%vil de $.50 3 103 2 des6 de el reposo hasta una rapide" v# reali"ando 5 000 J de tra!ajo en el proceso. +n ese tie%po# el auto%vil se tras6 lada $5.0 %. @espreciando la riccin entre el auto%vil 7 el ca%ino# deter%ine a4 v !4 la uer"a hori"ontal ejer6 cida en el auto%vil.
10.Una !ola de !oliche de .00 2 se %ueve a 3.00 %Hs. &Fu/ tan r(pido de!e %overse una pelota de pin6pon de tal %anera )ue las dos tenan la %is%a enerDa cin/tica*
11.11. Un corredor de <5.0 2 tiene una velocidad de 5.$0 %Hs en un instante durante un evento de lara distancia. a4 &'u(l es la enerDa cin/tica del corredor en ese instan6 te*
!4 8i duplica su velocidad para llear a la %eta# &por )u/ actor hace )ue su enerDa cin/tica ca%!ie*
1$.Un tra!ajador )ue e%puja una caja de %adera de 35.0 2 con una rapide" constante para 1$.0 % a lo laro de un piso de %adera reali"a 350 J de tra!ajo al aplicar una uer"a hori"ontal constante de %anitud G0 so!re la caja. a4 +sta!le"ca el valor de G0. !4 8i ahora el tra!ajador aplica una uer"a %a7or )ue G0# descri!a el %ovi%iento consecutivo de la caja. c4 @escri!a )u/ le sucederDa a la caja si la uer"a aplicada es %enor )ue G0. 13.Un juador de !/is!ol de 0 2 inicia su desli"a%iento so!re la seunda !ase cuando se %ueve con una rapide" de >.0 %Hs. +l coeciente de riccin entre su unior%e 7
la supercie de la tierra es 0.0. 8e desli"a de tal %odo )ue su rapide" es cero al %o%ento )ue alcan"a la !ase. a4 &'u(nta enerDa %ec(nica se pierde de!ido a la riccin )ue acta so!re el juador*
!4 &'u(l es la distancia )ue se desli"a*
1>.Un uepardo de <$ 2 en carrera alcan"a una velocidad %(=i%a de 3$ %Hs. a4 &'u(l es la %(=i%a enerDa cin/ti6 ca del uepardo*
!4 +ncuentre la velocidad del uepardo cuando su enerDa cin/tica es la %itad del valor hallado en el inciso a4.
15.Una !ala de .0 )ue se %ueve a 55 %Hs penetra el tronco de un (r!ol hasta una proundidad de 5.50 c%. a4 Apli)ue consideraciones de tra!ajo 7 enerDa para encontrar la uer"a de riccin pro%edio )ue detiene la !ala.
!4 8uponiendo )ue la uer"a de riccin es constan6 te# deter%ine cu(nto tie%po transcurre entre el %o%ento en )ue la !ala entra al (r!ol 7 el %o%ento en )ue se interru%pe su %ovi%iento.
1<.Una partDcula de 0.<0 2 tiene una rapide" de $.0 %Hs en el punto A 7 una enerDa cin/tica de .5 J en el punto B. &'u(l es a4 su enerDa cin/tica en A*
!4 &'u(l en el punto B* c4 &'u(l es el tra!ajo total reali"ado en la partDcula conor%e se traslada desde A hasta B*
1. 1. Un enor%e crucero con una %asa de <.50 3 10 2 tiene una velocidad de 1$.0 %Hs en un instante. a4 &'u(l es la enerDa cin/tica de la nave en este %o%ento* !4 &'u(nto tra!ajo se re)uiere para detenerlo*
c4 &'u(l es la %a6 nitud de la uer"a constante para detenerlo# si tiene un despla"a%iento de $.50 2il%etros* 1.Un ho%!re )ue e%puja una caja de %asa % 5 ,$.0 2 a una velocidad v 5 0.50 %Hs se encuentra con una su6 percie hori"ontal ruosa de lonitud l 5 0.<5 % co%o en la ura C5.1. 8i el coeciente de riccin cin/tica en6 tre la caja 7 la supercie (spera es 0.35 7 se ejerce una uer"a hori"ontal constante de $5 N en la caja# encuen6 tre a4 la %anitud 7 la direccin de la uer"a neta so!re la caja %ientras est( en la supercie ruosa#
!4 el tra!ajo neto reali"ado en la caja %ientras se est( en la supercie ruosa 7
c4 la velocidad de la caja cuando llea al nal de la supercie ruosa.
5.3 +nerDa potencial ravitacional 5.> +nerDa potencial en resortes 1,.Una piedra de 0.$0 2 se %antiene a 1.3 % del !orde superior de un po"o de aua 7 lueo se deja caer en /l. +l po"o tiene una proundidad de 5.0 %. To%ando 7 5 0 en el !orde superior del po"o# &cu(l es la enerDa potencial ravitatoria del siste%a piedra6Tierra a4 antes de )ue la pie6 dra se li!ere 7 !4 cuando lleue al ondo del po"o* c4 &'u(l es el ca%!io en la enerDa potencial ravitatoria del siste%a desde la li!eracin hasta )ue llea al ondo del po"o* $0.'uando un o!jeto de $.50 2 cuela vertical%ente de cierto resorte liero )ue se descri!e %ediante la le7 de 9oo2e# el resorte se estira $.< c%. a4 &'u(l es la cons6 tante de uer"a del resorte*
!4 8i el o!jeto de $.50 2 es retirado# &)u/ distancia se estira el resorte si un !lo)ue de 1.$5 2 se cuela de /l*
c4 &'u(nto tra!ajo de!e hacer un aente e=terno para estirar el %is%o resorte .00 c% desde su posicin sin estirar*
$1.Un aceler%etro en un siste%a de control consiste en un o!jeto de >.0 desli"(ndose so!re un riel hori"ontal. 8e conecta un resorte de %asa pe)ueEa entre el o!jeto 7 un re!orde en un e=tre%o del riel. ;a rasa en el riel hace desprecia!le la riccin est(tica# pero a%ortiua r(pida%ente vi!raciones del desli"a%iento del o!jeto. 'uando se so%ete a una aceleracin continua de 0.00# el o!jeto de!e estar locali"ado a 0.500 c% desde su posicin de e)uili!rio. @eter%ine la constante de uer"a )ue se nece6 sita para el resorte.
$$.Una atleta de <0.0 2 salta en el aire vertical%ente hacia arri!a desde un tra%polDn con una rapide" inicial de ,.0 %Hs. +l o!jetivo de este pro!le%a es encontrar la altura %(=i%a )ue alcan"a 7 su rapide" a la %itad de dicha altura. a4 &'u(les son los o!jetos )ue interactan 7 c%o lo hacen* !4 8eleccione la altura en la )ue la rapi6 de" de la atleta es ,.0 %Hs cuando 7 5 0. &'u(l es su ener6 Da cin/tica en este punto* &'u(l es la enerDa potencial ravitacional asociada con la atleta*
c4 &'u(l es su enerDa cin/tica en la altura %(=i%a* &'u(l es la enerDa potencial ravitacional asociada con la atleta*
d4 +scri!a una ecua6 cin eneral para la conservacin de enerDa en este caso 7 resuelva para la altura %(=i%a. 8ustitu7a 7 o!tena la respuesta nu%/rica.
e4 +scri!a la ecuacin eneral de conservacin de enerDa 7 resuelva para la velocidad a la %itad de la altura %(=i%a. 8ustitu7a 7 o!tena una respuesta nu%/rica.
$3.8e utili"a un %artinete de $ 100 2 para enterrar una via de acero dentro del suelo. +l %artinete cae 5.00 % antes de tener contacto con la parte superior de la via 7 enterrarla 1$.0 c% %(s all( de la supercie de la tie6 rra 7 llear al reposo. Aplicando consideraciones de ener6 Da# calcule la uer"a pro%edio )ue la via ejerce en el %artinete %ientras /ste llea al reposo.
$>.@os !lo)ues est(n conectados por una cadena lie6 ra )ue pasa por dos poleas sin riccin# co%o en la ura C5.$>. +l !lo)ue de %asa %$ est( unido a un resorte de uer"a constante 2 7 %1 . %$. 8i el siste%a se suelta desde el reposo 7 el re6 sorte en un principio no se estira o se co%pri%e# encuentre una e=presin para el %(=i%o despla"a6 %iento d de %$.
$5. Un acr!ata sale del e=tre%o de una ra%pa en una %otocicleta con una rapide" de 35.0 %Hs co%o en la ura C5.$5. 8i su rapide" es de 33.0 %Hs cuando alcan"a el pico de la tra7ectoria# &cu(l es la altura %(=i%a )ue alcan"a* @es6 precie la riccin 7 la resistencia del aire.
$<.'on recuencia las suspensiones de un ca%in tienen Iresortes de soporte )ue se e%plean con caras pesadas. +n tales arrelos es un %uelle con un resorte en una !o6 !ina de soporte %ontado en el eje# co%o se %uestra en la ura C5.$<. 'uando se co%pri%e el %uelle principal en distancia 70# se e%plea el resorte de soporte 7 entonces a7uda a soportar cual)uier cara adicional. 8upona )ue la constante del %uelle es 5.$5 3 105 NH%# la del resorte de soporte es 3.<0 3 105 NH% 7 70 5 0.500 %. a4 &'u(l es la co%presin del %uelle para una cara de 5.00 3 105 N* !4 &'u(nto tra!ajo se reali"a en la co%presin del resorte*
$.;os chin6ups son un ejercicio )ue se puede utili"ar para reor"ar el %sculo del !Dceps. +ste %sculo puede ejercer una uer"a de casi 00 N cuando se contrae una distancia de .5 c% en un ho%!re de 5 2.3 &'u(nto tra!ajo pueden reali"ar los !Dceps de los %sculos ?uno en cada !ra"o4 en una sola contraccin* 'o%pare la cantidad de tra!ajo con la enerDa )ue necesita para elevar >0 c% una persona de 5 2 %ediante chin6up. &Ciensa )ue el %sculo del !Dceps es el nico %sculo involucrado al levantar la !ar!illa*
$.Una pula es capa" de saltar casi 0.5 %. 8e ha dicho )ue si la pula uera tan rande co%o un hu%ano# KserDa capa" de saltar so!re un edicio de 100 pisosL 'uando un ani%al salta# convierte el tra!ajo )ue reali"a al contraer los %sculos en enerDa potencial ravitacional ?con al6 unas etapas en %edio4. ;a uer"a %(=i%a ejercida por un %sculo es proporcional a su (rea de seccin trans6 versal# 7 el tra!ajo reali"ado por el %sculo es esta uer6 "a por la lonitud de la contraccin. 8i a%plia%os una pula en un actor de 1000# la seccin transversal de su %sculo se incre%entarDa en 1000$ 7 la lonitud de la contraccin se incre%entarDa en 1000. &Fu/ tan alto se6 rDa capa" de saltar esta Isuperpula* ?No se le olvide )ue la %asa de la Isuperpula ta%!i/n se incre%enta.4
$,.8e dispara un pro7ectil de 50.0 2 en un (nulo de 30.0 por enci%a de la hori"ontal con una velocidad inicial de 1.$0 3 10$ %Hs desde l a parte superior de un risco a 1>$ % so!re el nivel del suelo# donde la supercie se to%a co%o 7 M 0. a4 &'u(l es la enerDa %ec(nica total inicial del pro6 7ectil* !4 8upona )ue el pro7ectil est( viajando a 5.0 %Hs en su altura %(=i%a de 7 5 >$ %. &'u(nto tra!ajo se reali"a so!re el pro7ectil de!ido a la riccin del aire* c4 &'u(l es la velocidad del pro7ectil in%ediata%ente an6 tes de olpear la supercie si la riccin del aire hace una 7 %edia veces tra!ajo so!re el pro7ectil al !ajar )ue el reali"ado al su!ir*
30.8e dispara un pro7ectil de %asa % hori"ontal%ente con una velocidad inicial de v0 desde una altura h so!re una supercie des/rtica 7 plana. O%itiendo la riccin del aire# en el instante antes )ue el pro7ectil olpee la supercie# deter%ine lo siuiente en t/r%inos de %# v0# h 7 : a4 el tra!ajo reali"ado por la uer"a de ravedad en el pro7ectil# !4 el ca%!io de enerDa cin/tica del pro7ec6 til desde )ue ue disparado 7 c4 la enerDa cin/tica nal del pro7ectil. d4 &'a%!ian alunas de las respuestas si se %odica el (nulo inicial*
31. Un resorte hori"ontal unido a un %uro tiene una cons6 tante de uer"a de 50 NH%. 8e une un !lo)ue de 1.00 2 de %asa al resorte 7 oscila li!re%ente en una supercie sin riccin# hori"ontal co%o en la ura 5.$0. +l o!jetivo ini6 cial de este pro!le%a es encontrar la velocidad en el punto de e)uili!rio despu/s de )ue se li!era el !lo)ue. a4 &Fu/ o!jetos constitu7en el siste%a 7 a trav/s de )u/ uer"as interactan* !4 &'u(les son los dos puntos de inter/s* c4 @eter%ine la enerDa al%acenada en el resorte cuando la %asa es estirada <.00 c% desde el e)uili!rio 7 una ve" %(s cuando la %asa pasa a trav/s del e)uili!rio despu/s de li!erarla desde el reposo. d4 +scri!a la ecuacin de con6 servacin de enerDa para esta situacin 7 resuelva a avor de la rapide" de la %asa cuando pasa por el e)uili!rio. 8ustitu7a para o!tener un valor nu%/rico. e4 &'u(l es la rapide" en el punto a la %itad del ca%ino* &Cor )u/ no est( a la %itad la rapide" en el e)uili!rio*
5.5 Sistemas y conservación de energía 3$.Una saltadora de 50 2 corre con arrocha a 10 %Hs para saltar so!re la !arra. 8u rapide" cuando est( por enci%a de /sta es 1.0 %Hs. @espreciando la resistencia del aire# asD co%o cual)uier cantidad de enerDa a!sor!ida por la arrocha# deter%ine su altitud cuando cru"a la !arra.
33. Un pe)ueEo 7 un trineo con una %asa co%!inada de 50.0 2 se desli"a hacia a!ajo por una pendiente. 8i el trineo inicia desde el reposo 7 tiene una rapide" de 3.00 %Hs al nal# &cu(l es la altura de la colina*
3>.'ierto resorte liero de 35.0 c% de lonitud sin estirar se descri!e %ediante la le7 de 9oo2e. 'uando un e=tre%o est( unido en la parte superior del %arco de una puerta 7 un o!jeto de .50 2 cuela del otro e=tre%o# la lonitud del resorte es >1.5 c%. a4 @eter%ine la constante del re6 sorte. !4 ;a cara 7 el resorte son retirados. @os personas jalan en direcciones opuestas en los e=tre%os del resorte# cada una con una uer"a de 1,0 N. @eter%ine la lonitud del resorte en esta situacin.
35. A lo laro de una pista hori"ontal# un !lo)ue de 0.$50 2 tiene una rapide" de 1.50 %Hs in%ediata%ente antes de colisionar con un resorte liero de constante de uer"a >.<0 NH% u!icado en el e=tre%o de la pista. a4 &'u(l es la co%presin %(=i%a del resorte si la pista es sin riccin* !4 8i la pista no es sin riccin# &la co%presin %(=i%a del resorte serDa %(s rande )ue# %enor )ue o iual al valor )ue se o!tiene en el inciso a4*
>>. Una pe)ueEa de $5.0 2 en un colu%pio de $.00 % de laro se li!era desde el reposo cuando las cuerdas del colu%pio or%an un (nulo de 30.0 con la vertical. a4 @espreciando la riccin# deter%ine la rapide" de la pe)ueEa en la posicin %(s !aja. !4 8i la rapide" verdadera de la pe)ueEa en la posicin %(s !aja es $.00 %Hs# &cu(l es l a enerDa %ec(nica )ue se pierde de!ido a la riccin*
>,. Un paracaidista de 0.0 2 salta desde un lo!o a una altitud de 1000 % 7 a!re el paracaDdas a una altitud de $00.0 %. a4 'onsiderando )ue la uer"a de retraso to6 tal en el paracaidista es constante de 50.0 N con el para6 caDdas cerrado 7 de 3 <00 N constante con el paracaDdas a!ierto# &cu(l es la rapide" del paracaidista cuando aterri"a en el suelo* !4 &Ciensa usted )ue el paracaidista se las6 ti%ar(* +=pli)ue. c4 &@esde )u/ altura a!re el paracaDdas de tal %anera )ue su rapide" nal cuando toca el suelo es de 5.00 %Hs* d4 &Fu/ tan realista es el supuesto de )ue la uer"a de retraso sea constante* +=pli)ue.
