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I.E.S. Pedro Mercedes
Departamento de Física y Química
Curso 2008/2009
PROBLEMAS Y EJERCICIOS SOBRE TRABAJO MECÁNICO Y ENERGÍA
1. A continuación te proponemos una lista de “trabajos” que hacen los seres vivos y una
serie de mecanismos. Explica razonadamente en cuales de ellos se realiza trabajo
mecánico y en cuáles no.
a) Yo levanto un saco de patatas.
b) Alguien soporta el saco de patatas.
c) Las columnas de un edificio soportan los tejados.
d) Un electrón gira en una órbita circular alrededor de un protón en el átomo de
hidrógeno.
e) Comprimimos un muelle.
f) Un cuerpo cae debido a su peso.
2. ¿Qué trabajo realiza una persona de 65 Kg de masa cuando sube a una altura de 10
m? ¿Realiza el mismo trabajo si sube por una escalera vertical que si lo hace por una
inclinada?
3. Una grúa eleva un bloque de 200 kg hasta una altura de 30 metros en 40 segundos.
Determinar:
a) El trabajo realizado en unidades S.I. y en kwh.
b) La potencia en unidades S.I. y CV.
c) ¿En qué se ha empleado el trabajo realizado?
4. Una motobomba sube a un depósito que se encuentra 40 metros por encima del nivel
del agua 3600 litros de agua en 10 minutos. Calcular:
a) El trabajo realizado.
b) La potencia aprovechada.
c) La potencia desarrollada si el rendimiento es del 60%.
d) El coste si la compañía eléctrica nos cobra el kwh a 0,15 €.
5. Un camión de 20 toneladas se mueve a 70 Km/h ¿qué trabajo deberá realizar el
motor para que su velocidad aumente hasta 100 Km/h?
6. Un vehículo de 1800 Kg de masa tiene un motor capaz de acelerarlo 4m/s 2 mientras
recorre 10m en un tiempo de 2s. Calcula la potencia del motor.
7. Desde una altura de 200 m se deja caer una piedra de 5 Kg .
a) ¿Con qué velocidad llega al suelo?
b) ¿Cuánto valdrá la energía potencial en el punto más alto?
c) ¿Cuánto valdrá su energía cinética al llegar al suelo?
d) ¿Cuánto valdrá su velocidad en el punto medio de su recorrido?
Nota : emplea únicamente consideraciones energéticas .
8. Se lanza verticalmente hacia arriba un cuerpo de 5Kg con una energía cinética de
1250 J. Calcula:
a) la altura alcanzada si no hay rozamiento del aire
b) La energía potencial en el punto más alto
c) La energía potencial y cinética cuando se encuentra a 10m del suelo
9. ¿Cuál es el trabajo realizado por un telesquí cuando remonta a una persona de 70 kg
de masa con velocidad constante a lo largo de 2 Km de pista de un 20% de pendiente
si suponemos despreciable el rozamiento entre nieve y esquís?
10. Se arrastra por el suelo con una velocidad constante un cajón de 50 Kg .Si el
coeficiente de rozamiento es 0,2, ¿qué trabajo se realiza al desplazarlo una longitud
de 10 m?
Trabajo mecánico y energía. 1º Bachillerato Ciencias .
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11. Un automóvil que circula a 117 Km/h está sometido a una fuerza de fricción con la
carretera de 211N y a una fricción con el aire de 830 N. ¿Qué potencia debe
desarrollar el motor en esas condiciones para mantener constante la velocidad?
12. Desde una altura de 30 m se lanza verticalmente hacia abajo un proyectil con una
velocidad de 100 m/s ¿Qué velocidad poseerá cuando se encuentre a 10 m sobre el
suelo?
13. Un cuerpo de 10 kg de masa se desplaza hacia arriba por una rampa de 10 metros de
longitud y 15% de pendiente bajo la acción de una fuerza de 100 N. Sabiendo que el
coeficiente de rozamiento es 0,4.
a) Dibuja las fuerzas.
b) Calcula el trabajo desarrollado por la fuerza cuando es aplicada paralelamente a la
rampa.
c) Determina el trabajo si la fuerza forma un ángulo de 30 grados con la rampa.
14. Un proyectil de 400 g atraviesa una pared de 0,5 m de grosor .Su velocidad en el
momento de penetrar en la pared era de 400 m/s, y al salir, 100 m/s. Calcular :
a) El trabajo realizado por el proyectil.
b) La resistencia de la pared.
15. Al calibrar un muelle observamos que se estira 5 cm al colgar de él una masa de 500
g, ¿cuál será su energía potencial elástica cuando lo estiremos 10 cm?
16. Un cuerpo de 0,5 Kg se deja caer desde 1 m de altura sobre un resorte vertical sujeto
al suelo cuya constante elástica K= 2000 N/m, determina cuál será la máxima
compresión del muelle.
17. Un proyectil de 15 g sale por el cañón de un fusil de 75 cm de largo con una
velocidad de 100 m/s .
a) ¿Qué fuerza actuó sobre el proyectil, supuesta constante?
b) ¿Cuánto vale la energía del proyectil a la salida del arma?
c) ¿Con qué velocidad retrocede el arma si su masa es de 5 Kg?
Nota : emplea únicamente consideraciones energéticas .
18. Un coche de 2.000 kg de masa circula a 72km/h y frena brusca y completamente en
2 segundos.
a) Determina el trabajo desarrollado por los frenos.
b) Explica razonadamente en que se transformará la “energía perdida”.
19. El motor de un vehículo de 1500 Kg comunica a éste la velocidad de 108 Km/h en
10s, partiendo del reposo. Si mantiene esta aceleración durante 200m, ¿qué trabajo
ha realizado el motor?
20. Un cuerpo de 3kg de masa se encuentra en reposo a una altura de 4 metros.
Suponiendo que caiga sin rozamiento, determinar la velocidad con la que llegará al
suelo. ¿Se conserva la energía potencial? ¿Se conserva la energía cinética? ¿Se
conserva la energía total?
21. Un vehículo de 3000 kg, que se mueve con una velocidad de 72 km/h, desciende por
una carretera con una pendiente del 8%. Si frena completamente en 50 metros
determinar:
a) La energía transferida.
b) ¿En qué tipo de energía se transforma?.
c) La fuerza de rozamiento.
d) ¿Se conserva la energía?
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22. Un bloque de 2 Kg de masa desciende por un plano inclinado 30º respecto a la
horizontal. Calcula el trabajo total realizado por las fuerzas que actúan sobre el
bloque suponiendo que la fuerza de rozamiento vale 2N y que la longitud del plano es
10 m.
23. Calcula la energía cinética de un coche de 1000 Kg que se mueve a 100 Km/h. ¿Hasta
qué altura tendría que ser elevado el coche para que su energía potencial fuera igual
que esta energía cinética?
24. Un esquiador de masa 75 Kg (contando el equipo que lleva), se desliza por una
pendiente de 30º de inclinación y 800m de longitud. Sabiendo que parte del punto
más alto con una velocidad de 1m/s y que el coeficiente de rozamiento de las tablas
con la nieve es de 0,15, calcula:
a) La energía mecánica del esquiador en el punto más alto de la pista
b) El trabajo realizado por la fuerza de rozamiento
c) La velocidad con la que llega en esquiador al final de la pista
d) el tiempo que tarda en descender.
25. Se deja un bloque de hielo de 2 Kg en una rampa helada de 30º de inclinación y 20m
de longitud. Aplicando el principio de conservación de la energía, calcula:
a) la velocidad con la que el bloque llega al punto más bajo de la rampa.
b) el tiempo que tarda en llegar
c) repite los cálculos suponiendo que se pierde energía debido a la existencia de una
fuerza de rozamiento de 5N.
26. Una bola de acero de 100 g cae sin velocidad inicial desde 2m de altura chocando con
el suelo firme y pulimentado. si no se tiene en cuenta el rozamiento con el aire,
calcula la altura de la bola después de tres botes si pierde en cada uno de ellos el
10% de su energía cinética.
27. Se lanza un objeto de 1Kg a la velocidad de 20m/s por una rampa de 30º y hacia
arriba. si pierde en la subida el 40% de su energía mecánica en el trabajo de
rozamiento, determina:
a) el trabajo de rozamiento
b) el espacio que recorre
28. Un péndulo de longitud 1m se deja oscilar desde la posición A. Si no hay rozamiento,
calcula la velocidad del péndulo en las posiciones B,C y D. ¿Cuál es la energía cinética
y potencial en B y C si m=10g?
29. Un cuerpo de 1 Kg se mueve hacia arriba con velocidad constante por una pendiente
de 30º de 1 m de longitud mediante una fuerza aplicada paralelamente al plano. Si el
coeficiente de rozamiento es 0,3, calcula:
c) ¿qué trabajo se realiza para aumentar la energía potencial gravitatoria?
d) ¿qué trabajo se hace contra la fuerza de rozamiento?
e) la energía cinética con que llegará el cuerpo al suelo tras dejarlo deslizar desde la
posición más alta del plano.
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