TRABAJO Y ENERGÍA Física 2º Bachillerato
1.-
Se realizan dos experiencias en las que se desplaza un cuerpo por un
plano inclinado 30º ejerciendo una fuerza de 20 N tal como se aprecia en la figura
a) Suponiendo despreciable el
rozamiento calcula en cada caso el trabajo realizado por la fuerza, al subirlo
hasta el final del plano
b) Si el cuerpo tiene 2 kg de
masa, calcula el trabajo que realiza la fuerza peso en el mismo trayecto. ¿Es
positivo o negativo?
c) Suponiendo un coeficiente de
rozamiento de 0,2 determina el trabajo que realiza la fuerza de rozamiento.
¿Qué significado físico tiene el signo del resultado?
d)
Calcula el trabajo neto realzado sobre el cuerpo y la velocidad con que
llegaría en ambos casos.
2.-
Tenemos un muelle cuya constante es k = 20 N/m
a) Calcula el trabajo realizado
por la fuerza elástica cuando se desplaza el extremo del muelle desde la
posición de equilibrio a la posición x = 3 cm
b) )Qué trabajo
tendríamos que realizar como mínimo para trasladarlo desde la posición x= 3
hasta x = 6 cm?
3.-
Un ascensor de 500 kg de masa se eleva con movimiento uniformemente
acelerado, hasta alcanzar una velocidad de 3 m/s a los 2 m de subida, para
después continuar su ascenso con velocidad constante.
Calcula el trabajo realizado por
los motores del ascensor cuando éste haya subido hasta una altura de 20 m
4.-
Sobre un cuerpo de 10 kg en
reposo sobre una superficie horizontal, se ejerce una fuerza de 100 N formando
60º con la vertical. Entre el cuerpo y la superficie existe una fuerza de
rozamiento cuyo coeficiente vale 0,2. En estas condiciones el cuerpo se
desplaza a 5 m. Determinar:
a) Trabajo realizado por cada una
de las fuerzas presentes y el trabajo resultante
b) Velocidad del cuerpo a los 5 m
5.-
Un automóvil de 950 kg de masa desciende por una pendiente que forma un
ángulo de 18º con la horizontal. En cierto momento, su velocidad es de 20 m/s y
el conductor aprieta el freno, consiguiendo detener el coche cuando ha recorrido
una distancia de 25 m medidos a partir de la posición desde la que apretó el
freno. Calcula la fuerza, paralela a la pendiente, que ejercen los frenos supuesta constante
6.-
Dos masas de 4 y 6 kg se mueven con velocidades respectivas de 5 y 3 m/s
en la misma dirección pero en sentido contrario. Si el choque es inelástico,
qué porcentaje de energía cinética se ha perdido en el mismo
7.-
La gráfica nos muestra la fuerza que actúa sobre un cuerpo de 1 kg, en
función de su posición. Determinar a partir de ella:
 |
a) Trabajo realizado por la fuerza
cuando el cuerpo alcance la posición x = 10 m
b) Trabajo realizado por la fuerza
en el tramo 10 - 15 m
c) Velocidad del cuerpo al
alcanzar la posición x = 15 m si partió del reposo
8.- Una fuerza F viene dada por
la expresión F = k·x2, donde
k es una constante.
Calcula el trabajo realizado por la fuerza al
actuar sobre una partícula que se desplaza desde x = 0 hasta
la posición x = 2 m.
Calcula
la energía potencial, sabiendo que ésta es nula en el origen.
Representa
la gráfica Ep en función de x
9.- Una fuerza constante actúa
en la dirección positiva del eje de abscisas, siendo su módulo 5 N, Calcula la energía potencial asociada si Ep
= 0 para x = 0
10.- Una partícula se desplaza
siguiendo cierta trayectoria en el plano XY, desde el punto M, cuyo vector de
posición es rm = i + 2j, hasta el punto N, de
vector de posición es rn = 2i - 3j. Sobre dicha
partícula actúa una fuerza F = 3i + 4j. Calcula el trabajo
realizado por la fuerza
11.- Se suelta una caja de 20 kg
de masa en un tobogán de 8,5 m de longitud y 4,25 m de altura, siendo 0,2 el
coeficiente de rozamiento dinámico. Calcula:
a)
la energía potencial de la caja en el punto más alto del tobogán
b)
el trabajo realizado contra el rozamiento mientras desciende el tobogán
c)
la energía cinética de la caja de la parte inferior del tobogán
12.- Un bloque de 29 kg que
estaba en reposo en el punto más alto de un plano inclinado de 3 m de alto por
5 m de largo, desliza sobre él y llega abajo con una velocidad de 2 m/s
a)
¿Cuánta energía ha perdido?
b)
¿Cuál es la fuerza de rozamiento?
13.- Un bloque de 0,5 kg se
encuentra en reposo sobre una superficie horizontal. Sobre el bloque comienza a
actuar una fuerza horizontal constante de 50 N. Después de recorrer 150 m
adquiere una velocidad de 1,5 m/s. calcula:
a)
el trabajo realizado por la fuerza de rozamiento
b)
el coeficiente de rozamiento
14.- Un bloque de madera está
unido a un resorte de constante elástica 300 N/m. Contra el bloque de 5 kg de
masa, se dispara una bala de 100 g con una velocidad de 400 m/s, que queda
incrustada en el bloque. Calcula:
a)
la velocidad con que inicia el movimiento el sistema bloque - bala después del
impacto
b)
la longitud que se comprime el muelle
15.- Se dispara un proyectil de 5
kg con una velocidad de 400 m/s y un ángulo de elevación de 60º. Si se
desprecia la resistencia del aire, calcular la energía mecánica del proyectil
en los siguientes casos:
a)
Cinco segundos después de ser disparado
b)
Cuando el proyectil se encuentra en el punto más alto de su trayectoria
c)
Cuando se encuentra en un punto situado a 100 m del suelo
16.- Un bloque de 50 kg es empujado
por una fuerza que forma un ángulo de 30º tal cómo se indica en la figura. El
cuerpo se mueve con aceleración constante de 0,5 m/s2.
Si el coeficiente de rozamiento entre el bloque y el suelo es 0,2,
calcular:
a)
El valor de la fuerza aplicada
b)
El trabajo realizado por esta fuerza cuando el
bloque se ha desplazado 20 m
c)
La energía cinética del bloque cuando se ha desplazado la distancia anterior
17.- Un cuerpo de 5 kg se desliza
por una superficie horizontal sin rozamiento con una velocidad de 2 m/s. Si
este cuerpo choca con un muelle cuya constante elástica vale 8 N/m
a)
)Cuánto se comprimirá el muelle?
b)
Desde que altura se debería dejar caer el cuerpo anterior para que produjera la
misma compresión en el muelle
18.- Desde una altura de 2 m se
deja caer una pelota y después de rebotar en el suelo asciende hasta una altura
de 1,9 m. Calcular:
a)
El tanto por ciento de la energía mecánica que se ha perdido en el choque
b)
A qué altura ascenderá después del quinto rebote
19.- Un automóvil de 1425 kg
parte del reposo sobre una pista horizontal. Suponiendo que la fuerza de
rozamiento es constante y vale 15 kp, calcula:
a)
La aceleración que es preciso comunicar al auto para alcanzar la velocidad de
120 km/h en 800 m
b)
El trabajo que habrá desarrollado el motor desde el momento de partir hasta el
instante en el que alcanza la velocidad
de 120 km/h
c)
La potencia que desarrolla el motor en el instante en que alcanza los 120 km/h
d)
La distancia que recorrerá hasta pararse, si cuando va a 120 km/h, se
desconecta el motor
20.- Desde una altura de 80 m se
deja caer un cuerpo; 2 s más tarde se lanza otro de idéntica masa desde el
suelo hacia arriba y en la misma vertical. Si los dos cuerpos chocan en el
punto medio del recorrido, calcula:
a)
Con qué velocidad se lanzó el segundo cuerpo
b)
Velocidad de cada cuerpo inmediatamente después del choque si ha sido elástico
21.- Desde el punto A de la
figura se suelta un cuerpo. Calcula la altura que alcanza en la rampa de 53º
a)
Si no hay rozamiento
b)
Si hay rozamiento en todo el recorrido, siendo el coeficiente de rozamiento 0,1
22.- Un bloque de 5 kg es lanzado
hacia arriba sobre un plano inclinado 30º con una velocidad de 9,8 m/s2.
Se observa que recorre una distancia de 6 m sobre la superficie inclinada del
plano y después desliza hacia abajo hasta el punto de partida
a)
Calcula la fuerza de rozamiento que actúa sobre el bloque
b)
Halla la velocidad del cuerpo cuando vuelve a la posición inicial
23.- Calcula la potencia de un
motor que eleva 625 litros de aceite cada minuto en un pozo de 24 m de
profundidad. La densidad del aceite es 800 kg/m3
24.- El áncora maciza de un barco
tiene las siguientes características: masa, 4 000 kg; densidad, 7 500 kg/m3.
Mediante un cable, el motor la sube a velocidad constante de modo que sube 20 m
( dentro del agua ) en 50 s. Teniendo en cuenta que la fuerza de rozamiento con
el agua es la décima parte del peso y que la densidad del agua del mar es 1 030
kg/m3, calcula la potencia del motor
25.- Un muelle de constante
recuperadora k = 200 N/m está comprimido 10 cm. Una masa de 500 g está situada
en el extremo del muelle. Éste al descomprimirse, empuja la masa, que sale
despedida. Calcula la cantidad de movimiento con que sale la masa
26.- Dos esferas elásticas de la
misma masa se encuentran en la misma vertical,
separadas 90 metros de distancia. La superior se deja caer libremente en
el instante en que se lanza la otra hacia arriba, de modo que choquen en el
preciso momento en que esta última invierte su sentido del movimiento. Calcula:
a)
la velocidad con que se lanzó la segunda
b)
la velocidad con que se mueven
inmediatamente después del choque
c)
velocidad y posición de cada una un segundo después del choque