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UANL
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN
CICLO ESCOLAR: 2015-2016
LABORATORIO DE REFORZAMIENTO # 2 DE FÍSICA 2
ELABORÓ EL LABORATORIO: ACADEMIA DE FÍSICA 2 Y LABORATORIO
JEFE DE LA ACADEMIA: LIC. LUÍS ÁNGEL ALCALÁ MEDINA
PROGRAMA EDUCATIVO: PROPEDÉUTICO
SEMESTRE : AGOSTO - DICIEMBRE 2015
FECHA: OCTUBRE 2015
CLAVE:
NOMBRE DEL ALUMNO(A):__________________________________________________________________________
GRUPO:________
N.L.__________
CALIFICACIÓN___________
TRABAJO Y ENERGÍA
Que no se te olvide que:
La energía representa la capacidad de un cuerpo para realizar un trabajo.
Que no se te olvide que:
La energía mecánica, es la que posee un cuerpo cuando en virtud de su movimiento o posición, es
capaz de realizar un trabajo.
Que no se te olvide que:
La energía mecánica (E) se divide en energía cinética (Ek) y energía potencial (Ep).
Que no se te olvide que:
La energía cinética es la que posee un cuerpo al estar en movimiento.
Que no se te olvide que:
El trabajo realizado por la fuerza resultante que actúa sobre un objeto, es igual al cambio en la
energía cinética del objeto. W  k  Fd 
mv 2f
2

mvo2
2
Que no se te olvide que:
La energía potencial es la que posee un cuerpo en virtud de su posición, en un determinado
campo de fuerza, que actúa sobre él.
Que no se te olvide que:
Se le llama energía potencial gravitatoria debido a la atracción que la Tierra ejerce sobre un
cuerpo.
Que no se te olvide que:
Sistema conservativo, es aquel en el cual la energía mecánica se conserva y a las fuerzas que
actúan sobre él se les llama fuerzas conservativas, como es el caso de la fuerza gravitacional.
Que no se te olvide que:
Potencia es: es la rapidez con la cual se realiza un trabajo, o el tiempo necesario para llevar a
cabo un trabajo.
Que no se te olvide que:
La unidad de la potencia es el watt o vatio. Es el trabajo de un joule en un segundo.
Laboratorio 2 de Reforzamiento Física 2
Hoja No. 2
Que no se te olvide que:
En este ejemplo, se
Si el cuerpo está en reposo, no
desprecia la fricción,
por lo tanto, es un
tiene energía cinética, pero como
V=0
está a una altura sobre el nivel de
sistema conservativo.
referencia, si tiene energía
potencial, por lo tanto Em = Ep
Si el objeto se
lanza hacia abajo
con una velocidad,
A medida que el cuerpo va
entonces también
tendría Ek inicial,
cayendo, la energía potencial va
disminuyendo, pero la energía
H=d
y habría que
cinética, va creciendo debido al
sumarle esta a la
incremento de su velocidad, por lo
Ep debido a la
tanto: Em = K + P
altura.
Al chocar contra el piso, el objeto
ya no posee Ep, pues ya no está a
Recuerda que la
una altura, sin embargo toda la Ep
altura, se mide de
que tenía en un inicio, se convirtió
abajo hacia arriba.
en Ek, por lo tanto: Em = Ek
Que no se te olvide que:si no existe fricción, la energía mecánica se conserva por ejemplo:
v0
Si en el punto A, la esfera ya
En el punto C, la esfera
tiene una velocidad, tiene Ek, y
vuelve a tener una altura,
como tiene una altura, también
por lo tanto, posee Ep, y
posee Ep, por lo tanto:
como también tiene una
Em = Ek + Ep
velocidad, tiene Ek y como la
Em se conserva, al obtener
la Ep, la Ek se obtiene así:
A
Em – Ep = Ek
80cm
C
50cm
B
En el punto B, ya no hay altura,
entonces no posee Ep, pero toda la
Em de A, se convirtió en Ek en B,
entonces, en el punto B: Em = Ek
Laboratorio 2 de Reforzamiento Física 2
Hoja No. 3
Que no se te olvide que:
Ff
Fa
Cuerpo en reposo
d
Si no existe fricción:
Fd 
Si existe fricción:
mv 2
2
Recuerda que en este
plano, la normal es
igual al peso N = W
mv 2
( Fa  Ff )d 
2
Si el cuerpo tiene velocidad inicial y se indica que se va a detener, la única fuerza que debes tomar en
cuenta, es la de fricción, por lo tanto, si tiene velocidad, tiene Ek, entonces:
Ffd 
mv 2
2
Que no se te olvide que:
Cuerpo en reposo
Puedes resolverlo con fuerzas es decir:
F
Si no hay fricción, sería; Fx = ma
Ff
Si hay fricción, sería; Fx – Ff = ma
Si te piden distancia, tendrías que
buscar la aceleración, y después la
d
Si no existe fricción:
F cos  d 
distancia.
Si existe fricción:
mv 2
2
( F cos   Ff )d 
2ad  v 2f  vo2
Recuerda que en este caso,
mv 2
2
N  w  Fy
N  mg  Fsen
Que no se te olvide que:
En este tipo de problemas, el cuerpo sale disparado con una velocidad, por lo tanto
posee Ek, pero al ir subiendo, se va frenando, es decir, la Ek, se convirtió en trabajo.
v
Ff
Wx
Si la incógnita es
la distancia, se
puede trabajar
así:
Como un problema de fuerzas; primero buscas la aceleración
Wx  Ff
 a , después buscas la distancia: 2ad  v 2f  vo2
m
Recuerda que la velocidad final es igual a cero.
Como un problema de energía; al tener Vo, tiene Ek, entonces:
Ek
 d , que no se te olvide que: Ek = W
Wx  Ff
Laboratorio 2 de Reforzamiento Física 2
Hoja No. 4
Que no se te olvide que:
Si no existe fricción, para
buscar velocidad al pie del
plano:
wxd  mgh 
mv
2
Ff
Que no se te olvide que:
2
Si el cuerpo ya tiene una velocidad
wx
inicial, entonces tiene Ek y como se
encuentra a una altura, también tiene
Ep, por lo tanto posee Em.
Si el cuerpo se detiene al pie del plano
inclinado, la única fuerza que actúa es
la de fricción, y esta se puede obtener
En esta gráfica, si el cuerpo está en reposo, que no
se te olvide que posee Ep, ya que está a una altura,
(h  sen d ) , a esta cantidad de energía, se le
dividiendo toda la energía que ya
teníamos entre la distancia que recorre
el cuerpo:
Ek  Ep
 Ff
d
resta el trabajo de la fuerza de fricción, entonces:
Si deseas resolverlo como un problema
Ep  Ffd 
mv
2
2
de fuerzas,
primero te
buscarás
la así:
Si lo resuelves
con fuerzas,
quedaría
aceleración, la cual será negativa,
entonces:
wx –primero
m(-a) = Ff
Para buscar
distancia,
buscas la ac.
wx  ff
 a , después: 2ad  v 2f  vo2
m
Que no se te olvide que:para tiro vertical:
Que no se te olvide que: la fricción, se
desprecia.
Al llegar la esfera al punto más alto, la
velocidad es igual a cero, por lo tanto, la Ek
es igual a cero, pero como la altura es
máxima, toda la Ek se convirtió en Ep,
entonces: Em = Ep
A medida que la esfera va
subiendo, la velocidad va
disminuyendo, por lo tanto, la
Ek disminuye, pero como la
altura se va incrementando, la
Ep aumenta, entonces:
Em = Ek + Ep
La esfera sale con una velocidad, por lo
tanto, posee Ek, pero como no tiene una
altura, entonces, no tiene Ep, de tal
modo que: Em = Ek
Laboratorio 2 de Reforzamiento Física 2
Hoja No. 5
PREG UNT AS DE O P CI Ó N M UL T I PL E
1.-
Las unidades del Trabajo son:
A)
N. m
B)
kg.m2 / s 2
C)
Joules
D)
Todaslasanteriores
2.-
Para una fuerza y un desplazamiento específicos, la mayoría del Trabajo se realiza cuando el ángulo
entre ellos es de:
A)
30°
B)
60°
C)
90°
D)
180°
3.-
Un pitcher lanza una bola rápida. Cuando el catcher la atrapa:
A)
Se realiza trabajo positivo
B)
Se realiza trabajo negativo
C)
El trabajo neto es cero
D)
No se puede saber
4.-
El trabajo que se realiza en la caída libre es:
A)
Solo positivo
B)
Solo negativo
C)
Puede ser positive o negativo
D)
Ningunaescorrecta
5.-
¿Cual de las siguientes es una cantidad escalar?
A)
Trabajo
B)
Fuerza
C)
Energíacinética
D)
A y C son correctas
Laboratorio 2 de Reforzamiento Física 2
Hoja No. 6
6.-
Si el ángulo entre la fuerza neta y el desplazamiento de un objeto es mayor que 90°:
A)
La energíacinéticaaumenta
B)
La energíacinéticadisminuye
C)
La energía cinética no cambia
D)
El objeto se detiene
7.-
Dos automóvilesidénticos, A y B, que viajan a 55 km/h chocan de frente. Un tercer auto idéntico, C,
choca contra una pared a la misma velocidad. ¿Qué automóvil sufre más daños?
A)
El auto A
B)
El auto B
C)
El auto C
D)
A y B sufren más daño
8.-
¿Cuál de estos objetos tiene menos energía cinética?
A)
Un objeto de masa 4m y rapidez “v”
B)
Un objeto de masa 3m y rapidez “2v”
C)
Un objeto de masa 2m y rapidez “3v”
D)
Un objeto de masa m y una rapidez de “4v”
9.-
Queremos reducir la energía cinética de un objeto lo más posible, y para ello podemos:
A)
Reducir su masa a la mitad
B)
Reducir su velocidad a la mitad
C)
A y B son correctas
D)
Ningunaescorrecta
10.-
Un cambio de energía potencial gravitacional:
A)
Siempreespositivo
B)
Depende del punto de referencia
C)
Depende de la trayectoria
D)
Depende solo de las posiciones inicial y final
11.-
El punto de referencia para la energía potencial puede ser:
A)
Cero
B)
Negativo
C)
Positivo
D)
Todaslasanteriores
Laboratorio 2 de Reforzamiento Física 2
Hoja No. 7
12.-
Si una fuerza no conservativa actúa sobre un objeto:
A)
La energía cinética del objeto se conserva
B)
La energía potencial del objeto se conserva
C)
La energía mecánica del objeto se conserva
D)
La energía mecánica del objeto, no se conserva
13.-
La rapidez de un péndulo es máxima:
A)
Cuando su energía cinética es mínima
B)
Cuando su aceleración es máxima
C)
Cuando su energía potencial es mínima
D)
Ninguna de lasanteriores
14.-
Una piedra se arroja directamente hacia arriba desde el piso de un edificio, con una velocidad inicial
“v”. En el mismo instante, se lanza una segunda piedra hacia arriba a un ángulo de 60° con la
horizontal y con la misma velocidad inicial:
A)
Ambas piedras llegan al piso al mismo tiempo y con velocidades iguales
B)
Las dos piedras llegan al piso al mismo tiempo, pero a distintas velocidades
C)
Las piedras llegan al piso en tiempos distintos, pero con las mismas velocidades
D)
Las piedras llegan al piso en diferentes tiempos y con distintas velocidades
15.-
La dimensión de potencia es:
A)
ML / T
B)
ML2 / T 3
C)
ML2 / T 2
D)
Ninguna es correcta
16.-
Suponer que un saltador de garrocha alcanza toda su altura mediante la conversión completa de su
EC, en EP. Si su velocidad al momento exacto antes de bajar su garrocha es “v”, la altura alcanzada
está dada por:
A)
2vg
B)
2g / v2
C)
v2 / 2 g
D)
v / 2g
Laboratorio 2 de Reforzamiento Física 2
Hoja No. 8
I.- PR OB LE MA S
1. Una fuerza de 8 Newton actúa horizontalmente sobre un cuerpo a lo largo de una distancia de 10 metros, en dirección y sentido de la fuerza,
durante 8 segundos.
Determina el trabajo realizado sobre el cuerpo y la potencia desarrollada.
W =80J
P = 10 Watt
2.- Un bloque de 17 kilogramos es empujado 14 metros a lo largo de una superficie horizontal por una fuerza constante de 340 N
durante 3.8 segundos. Si el coeficiente de fricción cinética es de μk= 0.25, ¿cuál es el trabajo y la potencia de la fuerza resultante
sobre el bloque?
W =4176.9 J
P = 1099.18 Watt
3.- Una fuerza de 95 Newton actúa sobre un cuerpo mediante una cuerda que forma un ángulo de 28° con la horizontal y lo desplaza
horizontalmente 6 metros, durante un tiempo de 3.5 segundos. ¿Cuánto trabajo desarrolla la fuerza al tirar del objeto? ¿Cuál es la potencia
desarrollada?
W = 503.2 J
P = 143.79 Watt
4. - Un bloque de 24 kilogramos es empujado por una fuerza de 240 newton que hace un ángulo de 37 ° con la horizontal. Si el
desplazamiento del bloque es de 8 metros y el coeficiente de fricción entre el cuerpo y el suelo es de μ k = 0.30, calcular:
a) El trabajo de la fuerza resultante sobre el bloque
b) La potencia desarrollada si la fuerza resultante actúa durante 10 segundos.
a) W = 1315.54 J
b) P = 131.55 Watt
Laboratorio 2 de Reforzamiento Física 2
Hoja No. 9
5.- Un bloque de 900 Newton se arrastra por una superficie horizontal por medio de una cuerda que forma un ángulo de 53°
con la horizontal y recorre una distancia de 15 metros. Si el μk=0.52 y la tensión en la cuerda es T= 800 Newton, calcular:
a) El trabajo resultante
b) La potencia desarrollada en 6s
W = 5185.3 J
P = 864.23 Watt
6.- El padre de Astrid, tira de un trineo con ella sentada en el a velocidad constante sobre una superficie
horizontal, una distancia de 10.0m, como se ilustra en la figura. Si la masa total del trineo y Astrid es
de 55kg, y el coeficiente de fricción cinética entre los patines del trineo y la nieve es de 0.20, ¿Cuánto
trabajo efectúa su padre?
v
30 
10 m
(a)
v
W = _____________________
F
3.6 m
7.- Nestor que gana algo de dinero durante el verano empuja una podadora de césped por una superficie
15 
horizontal con una fuerza constante de 250 N, que forma un ángulo de 30° hacia abajo con respecto a la
(b)
horizontal. ¿Qué distancia empuja la podadora al efectuar 1.44 x 10 3 J de trabajo?
D = ___________________
8.- Una bala de 3.0 g que viaja a 350 m/ s choca contra un árbol y se frena uniformemente hasta detenerse
Mientras penetra 12 cm en el tronco. ¿Qué fuerza se ejerció sobre la bala para detenerla?
F = _____________________
Laboratorio 2de Reforzamiento Física 2
Hoja No. 10
9.- Ramiro y Ana, viajan en un convoy de montaña rusa sobre una vía sin fricción como se muestra en la
figura. Si su rapidez en el punto A es de 5.0 m / s, ¿Qué rapidez tendrá en B y en C?
R = ________________________
10.- Un caballo, tira de un trineo y de Daniela su conductora, que tienen una masa total de 120kg, por una
cuesta de 15°como lo muestra la figura. Si la fuerza de fricción total es de 950N y el trineo sube la cuesta con
una velocidad constante de 5.0 km / h. ¿Qué potencia está generando el caballo?
f
15
P = ____________________
11.- Diana la excursionista, planea columpiarse en una cuerda para cruzar un barranco en las montañas,
como se ilustra en la figura, y soltarse cuando esté justo sobre la otra orilla. ¿Con qué rapidez horizontal
debería moverse cuando comience a columpiarse?
L = 4 .0 m
vo
1 .8 m
R = ____________________
Laboratorio 2 de Reforzamiento Física 2
Hoja No. 11
12.- Un motor tiene una potencia de salida de 3.5 Hp. ¿Cuánto trabajo puede hacer el motor en 15 minutos?
W = 2349900 J
13.- Un motor eléctrico desarrolla una potencia de 75kW para subir un ascensor cargado una distancia de 19 metros en 27
segundos. ¿Cuánta fuerza ejerce el motor?
F = 106578.94 N
14.- Un automóvil de 1150 Kg viaja a una velocidad constante de 85 km/hr. ¿Cuál es su energía cinética?
Ek = 320553.62 J
15.- Un vagón de 25 Kg se mueve por un corredor horizontal con una velocidad de 8.5 m/s. Una fuerza constante
de 12 N, contraria al desplazamiento, actúa sobre el vagón y su velocidad se reduce a 2.7 m/s.
a) ¿Cuál es el cambio de la energía cinética del vagón?
b) ¿Qué trabajo se realizó sobre el vagón?
c) ¿Qué distancia avanzó el vagón mientras actuó la fuerza?
ΔEk =- 812 J
W = -812 J
d = 67.66 m
16.- ¿Cuánta energía potencial gana Juan cuando asciende 8 m por una cuerda, si su masa es de 65 kg?
Ep = 5096 J
17.- Un levantador de pesas levanta 180 kg hasta una altura de 1.95 m. ¿Cuál es el incremento de energía potencial
en la barra?
Ep = 3439.8 J
Laboratorio 2 de Reforzamiento Física 2
Hoja No. 12
Para el análisis y solución de los siguientes problemas, se sugiere utilizar consideraciones energéticas.
18- Un objeto con una masa de 8.5 kg, cae desde una altura de 14 metros, calcular:
a) La energía cinética al chocar contra el piso
b) La velocidad con que llega al piso
c) ¿Cuál es su energía cinética y su energía potencial si ha descendido 5 metros?
a) Ek= 1166.2 J
b) v = 16.56 m/s
(c) Ek = 416.5 J
(d) Ep = 749.7 J
19- Un cohete de prueba de 15 kg se lanza verticalmente con una velocidad de 22 m/s, ¿cuál será la altura máxima que alcance?
hmax = 24.69 m
20.- Un proyectil de 5 kg de masa es lanzado verticalmente hacia arriba con velocidad inicial de 60 m/s, ¿qué energía cinética posee a
los 3 s? y ¿qué energía potencial al alcanzar la altura máxima?
Ek= 2340.9 J
Ep = 9000 J
21.- Un cuerpo de 2.45 kg de masa que se encuentra en reposo se desliza sin rozamiento por un plano inclinado 24º con la horizontal
y 2 m de altura, determinar:
a) La distancia recorrida por el cuerpo en 1.5 s.
b) La energía cinética adquirida en ese lapso.
a) d = 4.47 m
b) Ek= 43.7 J
22.- Un automóvil de 1000 kilogramos se mueve por la aceleración de la gravedad desde el reposo bajando por una carretera de 45
metros de largo que está inclinada 25° con la horizontal. ¿Qué velocidad tiene el coche el final del camino si: (a) la fricción es despreciable, y
(b) cuando el coeficiente de fricción cinética es de 0.30
a) v = 19.3 m/s
b) v = 11.52 m/s
Laboratorio 2 de Reforzamiento Física 2
Hoja No. 13
23.- Considérese un péndulo simple que tiene una longitud de 0.75 m y una esfera cuya masa es de 0.15 kg. La esfera se libera desde un
ángulo de 22º en relación con la vertical. Encuentra la velocidad en el punto más bajo de su trayectoria.
v = 1.03 m/s