Hoja de actividades: La relación entre el trabajo y la energía para fuerzas constantes

En esta hoja de actividades, vamos a practicar cómo usar la relación entre el trabajo y la energía para resolver problemas de partículas sometidas a fuerzas constantes.

P1:

Un aro de 1,5 kg se deslizaba hacia abajo por un poste vertical. Empezando desde el reposo aceleró a lo largo de 3,3 m alcanzando una velocidad de 6,2 m/s. Utilizando la relación entre la energía y el trabajo, determina el trabajo realizado por la resistencia al movimiento del aro. Usa 𝑔=9,8/ms.

P2:

Una partícula de 100 g de masa fue lanzada verticalmente hacia arriba a 20 m/s desde un punto del suelo. Usa la relación entre trabajo y energía para calcular su energía cinética cuando estaba a una altura de 14 m del suelo. Usa 𝑔=9.8/ms.

  • A13.14 J
  • B33.72 J
  • C13.72 J
  • D26.28 J
  • E6.28 J

P3:

Un coche con una masa total de 1‎ ‎056 kg se acercaba a un semáforo a 14 m/s. El semáforo se puso en rojo, así que el conductor frenó para detener el vehículo. Los frenos aplicaron una fuerza constante de 128 kp. Utilizando la relación entre trabajo y energía, calcula la distancia recorrida por el automóvil hasta detenerse. Usa una aceleración debida a la gravedad de 9,8/ms.

P4:

Un cuerpo de 400 g de masa fue colocado en la parte superior de un plano inclinado de 8.5 m de altura. El cuerpo descendió, y cuando llegó a la base del plano, su velocidad era de 10 m/s. Usando la relación entre la energía y el trabajo, determina la magnitud del trabajo hecho por la resistencia, sabiendo que fue constante durante todo el movimiento. Usa 𝑔=9.8/ms.

P5:

Un cuerpo fue liberado desde el reposo en el extremo superior de una rampa de 312 cm de longitud y que formaba un ángulo de 60 con la horizontal. Cuando llegó al pie de la rampa, el cuerpo continuó desplazándose por un plano horizontal. La resistencia al movimiento del cuerpo era la misma en la rampa y en el plano horizontal e igual a 34 veces el peso del cuerpo. Determina la distancia que el cuerpo recorrió en el plano horizontal antes de quedar en reposo.

P6:

Una bala de 57 g impactó a 224 m/s en un blanco de madera gruesa y recubierta con una capa de caucho de 4 cm de espesor. Antes de detenerse, la bala atravesó el caucho y penetró 6 cm en la madera. Si la resistencia de la madera al movimiento de la bala fue constante e igual al doble de la resistencia del caucho, usando la relación entre trabajo y energía, calcula la resistencia 𝑅 del caucho y la resistencia 𝑅 de la madera. Usa 𝑔=9,8/ms.

  • A 𝑅 = 5 8 3 7 k p , 𝑅 = 1 1 6 7 4 k p
  • B 𝑅 = 9 1 2 k p , 𝑅 = 1 8 2 4 k p
  • C 𝑅 = 2 9 1 8 k p , 𝑅 = 5 8 3 6 k p
  • D 𝑅 = 1 4 5 9 k p , 𝑅 = 2 9 1 8 k p

P7:

Un martillo mecánico de 0.9 toneladas de masa cayó verticalmente de una altura de 3.6 m sobre un poste de 450 kg de masa. El martillo y el poste se movieron como un solo cuerpo penetrando 10 cm en el suelo. Usando la relación entre trabajo y energía, halla la resistencia del suelo al movimiento del poste en kgf. Usa 𝑔=9.8/ms.

  • A 224‎ ‎910 kgf
  • B 22‎ ‎491 kgf
  • C 22‎ ‎950 kgf
  • D 20‎ ‎250 kgf

P8:

Partiendo del reposo, un ciclista empezó a circular por una carretera horizontal. Pedaleando a un ritmo constante, recorrió 410 m, instante en el que la energía cinética combinada de ciclista y bicicleta llegó a 1‎ ‎763 kp⋅m. En ese momento, el ciclista dejó de pedalear. De esta forma recorrió otros 240 m, y en ese instante la energía cinética había disminuido hasta ser de 827 kp⋅m. Usando la relación entre trabajo y energía, determina la fuerza 𝐹 generada por el ciclista y la resistencia 𝑅 que encuentra su movimiento, asumiendo que ambas eran constantes. Usa 𝑔=9,8/ms.

  • A 𝐹 = 8 0 , 3 6 N , 𝑅 = 3 8 , 2 2 N
  • B 𝐹 = 8 , 2 N , 𝑅 = 3 , 9 N
  • C 𝐹 = 1 5 , 0 9 N , 𝑅 = 1 0 , 7 9 N
  • D 𝐹 = 1 4 7 , 9 N , 𝑅 = 1 0 5 , 7 6 N

P9:

Dos esferas de 110 g y 275 g que se movían en la misma línea recta y en el mismo sentido, a 55 cm/s y 90 cm/s, respectivamente, chocaron y formaron un solo cuerpo. Calcula la perdida de energía cinética que tuvo lugar en el impacto.

P10:

Dos esferas de 40 g y 10 g se movían en línea recta la una hacia la otra a 45 cm/s y 30 cm/s, respectivamente. Al chocar, las dos esferas se unieron en un solo cuerpo. Determina, en ergios, la energía cinética perdida como resultado del impacto.

P11:

Una fuerza horizontal de 6 kgf actuó en un cuerpo de 28 kg de masa por 5 segundos haciendo que se moviera desde el reposo a lo largo de un plano horizontal. Al final de este intervalo de tiempo, la fuerza dejó de actuar e inmediatamente el cuerpo chocó con otro cuerpo de 7 kg de masa. Los dos cuerpos se unieron y se movieron como uno solo. Calcula la pérdida de energía cinética como resultado del impacto. Usa 𝑔=9.8/ms.

P12:

Dos esferas que se movían en sentido opuesto siguiendo una misma línea recta horizontal chocaron. La primera esfera tenía una masa de 6 kg y una velocidad de 75 cm/s, y la segunda esfera tenía una velocidad de 80 cm/s. Como resultado del choque, la primera esfera rebotó a 15 cm/s a lo largo de la misma línea recta pero en sentido contrario, y la segunda esfera se detuvo. Calcula la pérdida de energía cinética como resultado del impacto.

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