1. Una persona estira un bloc de 2 m al llarg d'una superfície horitzontal amb una força constant F = 20 N. Determineu el treball realitzat per la força F que actua sobre el bloc.
Conegut:
Força (F) = 20 N
Desplaçament (s) = 2 m
Angle (θ ) = 0
Es busca : Feina (D)
Solució:
W = F d cos θ = (20)(2)(cos 0) = (20)(2)(1) = 40 Joules
[irp]
2. Una força F = 10 N actua sobre una caixa d'1 m al llarg d'una superfície horitzontal. La força actua en un angle de 30 ° tal com es mostra a la figura següent. Determineu el treball realitzat per la força F!
Conegut :
Força (F) = 10 N
La força horitzontal (F x ) = F cos 30 o = (10)(0.5√3) = 5√3 N
Desplaçament (d) = 1 metre
Es busca : Feina (F)?
Solució :
W = F x d = (5√3)(1) = 5√3 Joules
3. Un cos cau lliurement des del repòs, des d'una altura de 2 m. Si l'acceleració deguda a la gravetat és de 10 m/s² , determineu el treball realitzat per la força de la gravetat!
Conegut:
Massa de l'objecte (m) = 1 kg
Alçada (h) = 2 m
Acceleració deguda a la gravetat (g) = 10 m/ s²
Treball desitjat: Treball realitzat per la força de la gravetat (W)
Solució:
W = F d = wh = mgh
W = (1)(10)(2) = 20 Joules
W = treball, F = força, d = distància, w = pes , h = alçada, m = massa, g = acceleració deguda a la gravetat.
[irp]
4. Un objecte d'1 kg està unit a una molla, de manera que s'allarga 2 cm. Si l'acceleració deguda a la gravetat és de 10 m/s² , determineu (a) la constant de la molla (b) el treball realitzat per la força de la molla sobre l'objecte
Conegut:
Massa (m) = 1 kg
Acceleració deguda a la gravetat (g) = 10 m/ s²
Elongació (x) = 2 cm = 0.02 m
Pes (w) = mg = (1 kg)(10 m/ s² ) = 10 kg m/s² = 10 N
Es busca: constant de la molla i treball realitzat per la força de la molla
Solució:
(a) Constant de ressort
Fórmula de la llei de Hooke :
F = kx.
k = F / x = w / x = mg / x
k = (1)(10) / 0.02 = 10 / 0.02
k = 500 N/m
(b) treball realitzat per la força del ressort
W = – ½ kx²
W = – ½ (500)(0.02) 2
W = – (250)(0.0004)
W = -0.1 Joule
El signe menys indica que la direcció de la força de la molla és oposada a la direcció de desplaçament de l'objecte.
[irp]
5. Una força F = 10 N accelera una caixa durant un desplaçament de 2 m. El terra és rugós i exerceix una força de fricció F k = 2 N. Determineu el treball net realitzat sobre la caixa.
Conegut:
Força (F) = 10 N
Força de fricció cinètica (Fk ) = 2 N
Desplaçament (d) = 2 m
Es busca: Xarxa ( xarxa W )
Solució:
Treball realitzat per la força F:
W 1 = F d cos 0 = (10)(2)(1) = 20 Joules
Treball realitzat per la força de fricció cinètica (Fk ) :
W 2 = F k d = (2)(2)(cos 180) = (2)(2)(-1) = -4 Joules
Xarxa:
W net = W 1 – W 2
W net = 20 – 4
W net = 16 Joule
6. Quin és el treball realitzat per la força F sobre el bloc?
Conegut:
Força (F) = 12 Newtons
Desplaçament (d) = 4 metres
Es busca: Feina (D)
Solució:
W = F d = (12 Newton)(4 metres) = 48 N m = 48 Joules
[irp]
7. Un bloc és empès per una força de 200 N. El desplaçament del bloc és de 2 metres. Quin és el treball realitzat sobre el bloc?
Conegut:
Força (F) = 200 Newtons
Desplaçament (d) = 2 metres
Es busca: Feina (D)
Solució:
Treball:
W = F s
W = (200 Newtons)(2 metres)
W = 400 N·m
W = 400 Joules
8. El conductor del sedan vol aparcar el seu cotxe exactament 0.5 m davant del camió , que es troba a 10 m de la posició del sedan. Quin treball requereix el sedan?
Conegut:
Desplaçament (d) = 10 metres – 0.5 metres = 9.5 metres
Força (F) = 50 Newtons
Es busca: Feina (D)
Solució:
W = F s
W = (50 Newtons)(9.5 metres)
W = 475 N·m
W = 475 Joules
[irp]
9.
Treball fet per Tom i Jerry perquè el cotxe es pugui moure fins a 4 metres. Les forces exercides per Tom i Jerry són de 50 N i 70 N.
Conegut:
Desplaçament (s) = 4 metres
Força neta (F) = 50 Newtons + 70 Newtons = 120 Newtons
Es busca: Feina (D)
Solució:
W = F s = (120 Newton)(4 metres) = 480 N m = 480 Joules
10. Un conductor estira un cotxe de manera que el cotxe es mou fins a 1000 cm. Quin treball es realitza sobre el cotxe?
Conegut:
Força (F) = 250 Newtons
Desplaçament (s) = 1000 cm = 1000/100 metres = 10 metres
Es busca: Feina (D)
Solució:
W = F s = (250 Newton)(10 metres) = 2500 N m = 2500 Joules
11. Basant-vos en la figura següent, si el treball realitzat per la força neta és de 375 joules, determineu el desplaçament de l'objecte.
Conegut:
Treball (W) = 375 Joules
Força neta ( ΣF) = 40 N + 10 N – 25 N = 25 Newtons ( cap a la dreta )
Es busca: Desplaçament ( d )
Solució:
L'equació del treball:
W = F s
Desplaçament de l'objecte:
d = W / F = 375 Joules / 25 Newtons
d = 15 metres s²
12. Les activitats següents que no generen treball són ...
A. Empènyer un objecte fins a 10 metres de distància
B. Empènyer un cotxe fins que es mogui
C. Empènyer una paret
D. Va treure una caixa
Solució:
L'equació del treball:
W = ΣFs
W = treball , F = força , d = desplaçament
Segons la fórmula anterior, el treball es realitza per força i hi ha un desplaçament.
La resposta correcta és C.
1 3. L'Andrew empeny un objecte amb una força de 20 N de manera que l'objecte es mou en un moviment circular amb un radi de 7 metres. Determineu el treball realitzat per l'Andrew per al doble del moviment circular.
A. 0 Joules
B. 1400 joules
C. 1540 joules
D. 1760 joules
Solució:
Si la persona empeny la cadira de rodes dues vegades en cercle, la persona i la cadira de rodes tornen a la posició original, de manera que el desplaçament de la persona és zero.
Desplaçament = 0, per tant treball = 0.
La resposta correcta és A.
14. Algú empeny un objecte a terra amb una força de 350 N. El terra exerceix una força de fricció de 70 N. Determineu el treball realitzat per la força per moure l'objecte fins a 6 metres.
45 J
B. 72 J
C. 1680 J
D. 2580 J
Conegut:
La força d'empenta (F) = 350 Newtons
Força de fricció (F fric ) = 70 Newtons
Desplaçament de l'objecte (s) = 6 metres
Es busca: Feina (D)
Solució:
Hi ha dues forces que actuen sobre l'objecte, la força d'empenta (F) i la força de fricció (F fric ). La força d'empenta té la mateixa direcció que el desplaçament de l'objecte perquè la força d'empenta fa un treball positiu. En un altre cas, la força de fricció té la direcció oposada amb un desplaçament de l'objecte, de manera que la força de fricció fa un treball negatiu.
Treball realitzat per la força d'empenta:
W = F d = (350 Newton)(6 metres) = 2100 Newton-metre = 2100 Joules
Treball realitzat per la força de fricció:
W = – (F fric )(s) = – (70 Newton)(6 metres) = – 420 Newton-metre = – 420 Joules
La xarxa:
W net = 2100 Joules – 420 Joules
W net = 1680 Joule
La resposta correcta és C.
15. Un objecte és empès per una força horitzontal de 14 Newtons sobre un terra rugós amb una força de fricció de 10 Newtons. Determineu el treball net de moure l'objecte fins a 8 metres.
A. 0.5 Joules
B. 3 joules
C. 32 joules
D. 192 joules
Conegut:
Força d'empenta (F) = 14 Newton
Força de fricció (F fric ) = 10 Newtons
Desplaçament de l'objecte (d) = 8 metres
Es busca: Feina (D)
Solució:
Hi ha dues forces que actuen sobre un objecte, la força d'empenta (F) i la força de fricció (Ffric ).
La força d'empenta té la mateixa direcció que el desplaçament de l'objecte, de manera que la força d'empenta fa un treball positiu. D'altra banda, la força de fricció té la direcció oposada al desplaçament de l'objecte, de manera que la força de fricció fa un treball negatiu.
Treball realitzat per la força d'empenta:
W = F s = (14 Newton)(8 metres) = 112 Newton metres = 112 Joules
Treball realitzat per la força de fricció:
W = – (F fric )(s) = – (10 Newton)(8 metres) = – 80 Newton metres = – 80 Joules
La xarxa:
W net = 112 Joules – 80 Joules
W net = 32 Joule
La resposta correcta és C.
16. Determineu el treball net a partir de la figura següent.
A. 360 Joules
B. 450 joules
C. 600 joules
D. 750 joules
Solució:
Treball = Força (F) x desplaçament (d)
Treball = Àrea del triangle 1 + àrea del rectangle + àrea del triangle 2
Work = 1/2(40-0)(3-0) + (40-0)(9-3) + 1/2(40-0)(12-9)
Treball = 1/2(40)(3) + (40)(6) + 1/2(40)(3)
Treball = (20)(3) + 240 + (20)(3)
Treball = 60 + 240 + 60
Treball = 360 Joules
La resposta correcta és A.
17. Un tros de fusta de 60 cm de llargada s'enfonsa verticalment a terra. La fusta es colpeja amb un martell de 10 kg des d'una alçada de 40 cm per sobre de la part superior de la fusta. Si la força de resistència mitjana del terra és de 2 x 10³ N i l'acceleració deguda a la gravetat és de 10 m/s² , la fusta entrarà completament a terra després de... els cops.
A. 4
B. 16
C. 28
D. 30
Conegut:
Massa del martell (m) = 10 kg
Acceleració deguda a la gravetat (g) = 10 m / s²
Pes del martell (w) = mg = (10)(10) = 100 kg m/ s²
Desplaçament del martell abans de colpejar la fusta (d) = 40 cm = 0.4 metres
La resistència de la fusta (F) = 2 x 10³ N = 2000 N
Longitud de la fusta (s) = 60 cm = 0.6 metres
Es busca: La fusta entrarà completament a terra després de... cops.
Solució:
El treball realitzat sobre el martell quan es mou fins a 0.4 metres és:
W = F d = ws = (100 N)(0.4 m) = 40 Nm = 40 Joules
Treball realitzat per la força de resistència del terra:
W = F d = (2000 N)(0.6 m) = 1200 Nm = 1200 Joules
La fusta entrarà completament a terra després de... cops.
1200 Joules / 40 Joules = 30
La resposta correcta és D.
[wpdm_package id='1192′]
- Treball realitzat per problemes de força i solucions
- Problemes i solucions de treball-energia cinètica
- Problemes i solucions del principi d'energia mecànica-treball
- Problemes i solucions d'energia potencial gravitatòria
- Problemes i solucions sobre l'energia potencial de les molles elàstiques
- Problemes i solucions d'energia
- Aplicació de la conservació de l'energia mecànica per al moviment de caiguda lliure
- Aplicació de la conservació de l'energia mecànica per al moviment ascendent i descendent en caiguda lliure
- Aplicació de la conservació de l'energia mecànica al moviment sobre una superfície corba
- Aplicació de la conservació de l'energia mecànica al moviment en un pla inclinat
- Aplicació de la conservació de l'energia mecànica al moviment del projectil
