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Universidad Nacional de la Patagonia San Juan Bosco
Facultad de Ingeniería – Departamento de Física
Cátedra: Física I
Trabajo Práctico N° 7 – Trabajo y Energía
1. Estamos en un vagón en lo alto de una
3. El bloque de masa m1 descansa sobre una
montaña rusa (posición A del dibujo) y
comienza a caer a) ¿Qué velocidad tendrá
cuando pase por la posición B? b) Explique
el principio de conservación de la energía
mecánica aplicado al vagón durante su
recorrido, indicando cómo varían las
energías cinética, potencial y mecánica. c)
¿Cuál será la velocidad del vagón en el
punto más bajo del recorrido (h=0)? d) ¿Qué
trabajo ha hecho la fuerza del motor que ha
subido el vagón al comienzo hasta la
posición A si la masa del vagón y los
ocupantes es de 600 kg? e) ¿Podrá tener la
montaña rusa un pico más alto que el de la
posición A?. Despreciar el rozamiento entre
las ruedas y los rieles.
superficie horizontal y está conectado a un
resorte de constante de fuerza k. El sistema
se libera desde el reposo cuando el resorte
no está deformado. Si m2 cae una distancia
h antes de quedar en reposo, calcule el
coeficiente de fricción cinética entre m1 y la
superficie.
m
A
m2
4. Un bloque de masa m= 5 kg. se deja caer,
B
h= 70m
1
h= 30m
2. Dos pesas de 0,8 kg y 1,2 kg, inicialmente a
la misma altura, penden de una cuerda que
pasa por una polea de masa despreciable.
Calcular, mediante el principio de
conservación de la energía, la velocidad de
las pesas cuando su diferencia de alturas sea
90 cm.
partiendo del reposo, desde el punto más
elevado A de un carril en pendiente a h= 4
m de altura (véase figura). El carril tiene
tres tramos, AB, BC y CD, de los cuales
únicamente en el tramo BC, de longitud
dBC= 5 m, existe rozamiento. Al final del
trayecto (tramo CD) hay un tope unido a un
resorte cuya constante elástica es k= 4000
N/m. Cuando el bloque alcanza el tope, el
resorte se comprime 25 cm. a) Calcúlese el
coeficiente de rozamiento dinámico del
tramo BC. b) Cuál será la velocidad del
bloque al pasar por el punto C?
5. Una caja de 20 kg se encuentra en reposo en
el suelo. Se la desplaza 6 m mediante una
fuerza horizontal de 90 N. Sabiendo que el
coeficiente de rozamiento cinético entre la
caja y el suelo es 0,32. Calcular:
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Universidad Nacional de la Patagonia San Juan Bosco
Facultad de Ingeniería – Departamento de Física
Cátedra: Física I
Trabajo Práctico N° 7 – Trabajo y Energía
a) El trabajo realizado por la fuerza aplicada.
b) El trabajo realizado por la fuerza de
rozamiento. c) El incremento de energía
cinética de la caja. d) La velocidad final de la
caja.
6. La vagoneta de una montaña rusa, con una
masa total de 200 kg, inicia con velocidad
nula la bajada de una pendiente al final de la
cual describe un bucle vertical de 8 m de
diámetro, como se indica en la figura.
Despreciando el rozamiento, calcular:
a) ¿Qué altura debe tener la vagoneta al
inicio de la pendiente para poder describir el
bucle completo? b) Hallar la velocidad de la
vagoneta al final de la pendiente y en el
punto más alto del bucle.
8. Una partícula se mueve primero sobre una
superficie horizontal carente de rozamiento,
en la dirección indicada, con una velocidad
de módulo V0=7m/s. Luego, la misma
asciende por un plano inclinado de longitud
D=2m y ángulo 37º, cuyo coeficiente de
rozamiento dinámico es μd=0.4. Determine:
a) Con qué velocidad llega la partícula al
punto superior del plano b) A qué distancia
de la base del plano impacta nuevamente
con el suelo
9. Una locomotora de 95 ton de masa que
7. Se empuja un cuerpo de una masa de 10 kg.
partiendo del reposo, con una fuerza
constante F de 100 N. como indica la figura.
En el plano inclinado hay rozamiento
(μd = 0,1), mientras que en el horizontal el
rozamiento es despreciable. (k=10 kN/m;
AB =5 m.; =37º ) Calcular: a) la velocidad
del cuerpo en el punto B. b) Si a partir del
punto B la fuerza F se anula, calcule la
compresión máxima del resorte.
desarrolla una velocidad de 40 m/seg, aplica
los frenos y recorre 6,4 km antes de
detenerse. a)¿Cuál es el trabajo ejercido por
los frenos?. b)¿Cuál es la fuerza ejercida por
los frenos?. c)¿Cuánto demora el vagón en
frenar?. d)¿Qué potencia se requirió para
frenar?. e)¿Qué potencia se requiere para
hacerla andar de nuevo a la misma
velocidad de antes con el mismo tiempo que
se requiere para frenarla?
10. Alberto tira de su trineo y lo sube por una
pendiente de 30° en la que el coeficiente de
rozamiento es 0,1. La masa del trineo es de
50 kg y Alberto recorre, partiendo del
reposo, una distancia de 30 m en 12 seg. con
un movimiento acelerado. Calcular la
potencia desarrollada por Alberto.