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Colegio Teresiano Padre Enrique – Nacimiento
Departamento de Ciencias
Asignatura: Física
Prof. Jorge Fuentes Novoa
Guía de ejercicios 01/2015
Nombre:
Curso: III°
Unidad
I. Energía Mecánica: Trabajo y potencia mecánica
Nivel
III° Medio
Aprendizajes esperados
-
Fecha: ____/____/2015
Comprender los conceptos de trabajo y potencia aplicándolos en
situaciones prácticas.
1. ¿Qué requiere más trabajo: subir un morral de 420 N a una colina de 200 m de altura, o un morral de
210 N a una colina de 400 m de altura? ¿Por qué?
2. Usted levanta lentamente una caja de libros desde el piso y la coloca sobre una mesa. La gravedad de la
tierra ejerce una fuerza hacia abajo de magnitud mg, y usted ejerce una fuerza hacia arriba de magnitud
mg. Las dos fuerzas tienen la misma magnitud pero distinto sentido. Parece como si no hubiera
realizado trabajo, pero usted sabe que sí lo hizo. Explique cuánto trabajo se realizó.
3. Guillermo tiene que colocar un piano sobre una tarima a 2,0 m de altura. Puede utilizar una rampa sin
rozamiento de 3,0 m de longitud u otra rampa también sin rozamiento de 4,0 m de longitud. ¿Qué
rampa utilizará Guillermo si desea realizar la menor cantidad posible de trabajo?
4. Dos personas de la misma masa sube el mismo tramo de escaleras. La primera asciende en 25 s, y la
segunda emplea 35 s. ¿Cuál de las dos personas realiza más trabajo? Y ¿cuál produce mayor potencia?
Explique su respuesta.
5. Analice el trabajo realizado por una fuerza de 100 N sobre un cuerpo que se desplaza 5 m suponiendo
que el ángulo entre la fuerza y el desplazamiento es de: 0°, 30°, 45°, 60°, 90°, 120°, 135°, 150° y 180°.
PROBLEMAS
1. Roberto empuja 10 m una caja de 20 kg de masa sobre un piso horizontal con una fuerza de 80 N.
Calcule el trabajo realizado por Roberto.
(800 J)
2. Julián realiza un trabajo de 1764 J al subir 3 m de altura ¿Cuál es la masa de Julián?
(60 kg)
3. Juan empuja con una fuerza horizontal una caja por el piso de una fábrica. La rugosidad del piso cambia,
y Juan debe ejercer una fuerza de 20 N durante 5 m, luego 35 N durante 12 m y, finalmente, 10 N
durante 8 m.
a) Dibuje una gráfica de fuerza versus desplazamiento.
b) Encuentre el trabajo realizado por Juan para empujar la caja.
(600 J)
4. Cristina lleva a la cocina una caja de leche que pesa 10,0 N a lo largo de un corredor de 3,50 m. ¿Cuánto
trabajo realiza Cristina? ¿Por qué?
(0 J)
5. Se ejerce una fuerza de 300 N para empujar 30 m horizontalmente una masa de 145 kg en 3,00 s.
a) Calcule el trabajo realizado sobre la masa.
(9000 J)
b) Calcule la potencia.
(3 kW)
6. Brutus, un campeón de levantamiento de pesas, levanta 240 kg hasta 2,35 m.
a) ¿Cuánto trabajo realiza Brutus levantando las pesas?
b) ¿Cuánto trabajo realiza mientras sostiene las pesas encima de su cabeza?
c) ¿Cuánto trabajo realiza mientras las baja al piso?
d) ¿Brutus realiza trabajo si sube las pesas y luego las vuelve a bajar? ¿Por qué?
e) Si Brutus emplea 2,5 s en subir las pesas, ¿qué potencia desarrolla?
(5527,2 J)
(O J)
(-5527,2 J)
(No)
(2,21 kW)
7. Un estudiante de bibliotecología levanta un libro de 22 N desde el piso hasta una altura de 1,25 m.
Luego lo transporta 8 m a una estantería y lo coloca en un anaquel que está a 0,25 m de altura. ¿Cuánto
trabajo realizo sobre el libro? ¿Por qué?
(5,5 J)
8. Una grúa levanta un recipiente de 2250 N que contiene 1,15 m3 de tierra a una altura de 7,50 m. Calcule
el trabajo realizado por la grúa. [Densidad de la arena= 2000 kg/m3 ]
(185925 J)
9. Se empuja un trineo de 845 N mediante una cuerda que ejerce una fuerza de 125 N. Si el trabajo
realizado fue de 12000 J, ¿cuántos metros fue desplazado el trineo?
(96 m)
10. Al subir un piano de 4200 N por un tablón inclinado y sin rozamiento de 3,5 m de largo, se realiza un
trabajo de 7350 J. ¿A qué altura del suelo está el extremo superior del tablón?
(175 cm)
11. Una caja de 60 kg se sube por una rampa de 2,0 m hasta una plataforma que se encuentra a 1,0 m de
altura respecto al piso. Para subirla con velocidad constante se debe aplicar una fuerza de 400 N
paralela a la rampa (para vencer el roce)
a) ¿Cuánto trabajo se realiza para subir la caja?
(800 J)
b) ¿Cuánto trabajo se realizaría si fuera elevada verticalmente hasta la plataforma?
(588 J)
c) ¿Cuánto trabajo se realizaría si la rampa no tuviera roce?
(588 J)
12. Roberto empuja una carretilla 60,0 m, ejerciendo una fuerza horizontal de 145 N y moviéndose con
rapidez constante durante 25,0 s.
a) ¿Qué potencia desarrolla Roberto?
(348 W)
b) Si Roberto empuja la carretilla con el doble de velocidad, ¿qué potencia desarrolla?
(696 W)
13. En 35,0 s una bomba lleva 550 dm3 de petróleo desde un tanque hasta unos barriles de una plataforma
que se encuentra a 25,0 m de altura. La densidad del petróleo es 0,820 g/cm3.
a) Calcule el trabajo realizado por la bomba.
(110,50 kJ)
b) Calcule la potencia producida por la bomba.
(3,16 kW)
14. Para arrastrar una caja sobre un piso horizontal con rapidez constante, Julio necesita ejercer una fuerza
horizontal de 805 N.
a) ¿Cuánto trabajo realiza sobre la caja si la mueve 22 m?
(17710 J)
b) Si Julio realiza su trabajo en 8,0 s, ¿qué potencia desarrolla?
(2213,75W)
15. Jaime hala un trineo de 305 N a lo largo de un camino con nieve, utilizando una cuerda sobre la cual
ejerce una fuerza de 30 N. Si mueve el trineo 16 m en 3,0 s, ¿cuál es la potencia de Jaime? (159,52 W)
16. Para transportar paquetes de periódicos desde el depósito hasta los camiones se emplea una cinta
transportadora de 12,0 m de longitud cuyo extremo superior alcanza los 6 metros de altura. Cada
periódico tiene una masa de 1,00 kg y hay 25 ejemplares por paquete. Determine la potencia de la cinta
si transporta 15 paquetes por minuto.
(367,5 W)
17. Un motor mueve un bote a través del agua con una rapidez constante de 15 m/s. Para balancear la
fuerza que el agua ejerce contra el casco, el motor debe ejercer una fuerza de 6000 N. ¿Cuál es la
potencia que desarrolla el motor?
(90 kW)
18. Un motor de 188 W eleva una carga a una tasa (rapidez) de 6,50 cm/s. ¿Cuánta carga puede elevar el
motor con esta rapidez?
(295,13 kg)
19. Un auto se desplaza por una carretera con una rapidez constante de 21 m/s. El motor del auto desarrolla
una potencia de 48 kW. Calcule la fuerza media de rozamiento que se opone al movimiento del auto.
(2285,71 N)
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