1. Una persona tira de un bloque 2 m a lo largo de una superficie horizontal con una fuerza constante F = 20 N. Determina el trabajo realizado por la fuerza F que actúa sobre el bloque.
Conocido :
Fuerza (F) = 20 N
Desplazamiento (s) = 2 m
Ángulo (θ ) = 0
Se busca : Trabajo (W)
solución:
W = F d cos θ = (20)(2)(cos 0) = (20)(2)(1) = 40 julios
[irp]
2. Una fuerza F = 10 N actúa sobre una caja situada a 1 m de distancia sobre una superficie horizontal. La fuerza actúa con un ángulo de 30 °, como se muestra en la figura siguiente. Determina el trabajo realizado por la fuerza F.
Conocido :
Fuerza (F) = 10 N
La fuerza horizontal (F x ) = F cos 30 o = (10)(0.5√3) = 5√3 N
Desplazamiento (d) = 1 metro
Se busca : ¿Trabajar (W)?
Solución :
W = F x d = (5√3)(1) = 5√3 Julios
3. Un cuerpo cae libremente desde el reposo, desde una altura de 2 m. Si la aceleración debida a la gravedad es de 10 m/s² , determine el trabajo realizado por la fuerza de gravedad.
Conocido :
Masa del objeto (m) = 1 kg
Altura (h) = 2 m
Aceleración debida a la gravedad (g) = 10 m/ s²
Se busca: Trabajo realizado por la fuerza de gravedad (W)
solución:
W = F d = wh = mgh
W = (1)(10)(2) = 20 Julios
W = trabajo, F = fuerza, d = distancia, w = peso , h = altura, m = masa, g = aceleración debida a la gravedad.
[irp]
4. Un objeto de 1 kg está unido a un resorte de manera que se estira 2 cm. Si la aceleración debida a la gravedad es de 10 m/s² , determine (a) la constante del resorte y (b) el trabajo realizado por la fuerza del resorte sobre el objeto.
Conocido :
Masa (m) = 1 kg
Aceleración debida a la gravedad (g) = 10 m/ s²
Alargamiento (x) = 2 cm = 0.02 m
Peso (w) = mg = (1 kg)(10 m/ s² ) = 10 kg m/s² = 10 N
Se busca: Constante elástica y trabajo realizado por la fuerza del resorte.
solución:
(a) Constante elástica
Fórmula de la ley de Hooke :
F = k x.
k = F / x = w / x = mg / x
k = (1)(10) / 0.02 = 10 / 0.02
k = 500 N/m
b) trabajo realizado por la fuerza del resorte
W = – ½ kx 2
W = – ½ (500)(0.02) 2
W = – (250)(0.0004)
W = -0.1 julios
El signo menos indica que la dirección de la fuerza del resorte es opuesta a la dirección del desplazamiento del objeto.
[irp]
5. Una fuerza F = 10 N acelera una caja a lo largo de un desplazamiento de 2 m. El suelo es rugoso y ejerce una fuerza de fricción F k = 2 N. Determina el trabajo neto realizado sobre la caja.
Conocido :
Fuerza (F) = 10 N
Fuerza de fricción cinética (F k ) = 2 N
Desplazamiento (d) = 2 m
Se busca: Red (W net )
solución:
Trabajo realizado por la fuerza F:
W 1 = F d cos 0 = (10)(2)(1) = 20 Julios
Trabajo realizado por la fuerza de fricción cinética (F k ):
W 2 = F k d = (2)(2)(cos 180) = (2)(2)(-1) = -4 Julios
Red:
W neto = W 1 – W 2
W neto = 20 – 4
W neto = 16 julios
6. ¿Cuál es el trabajo realizado por la fuerza F sobre el bloque?
Conocido :
Fuerza (F) = 12 Newton
Desplazamiento (d) = 4 metros
Se busca: Trabajo (W)
solución:
W = F d = (12 Newton)(4 metros) = 48 N m = 48 Julios
[irp]
7. Un bloque es empujado por una fuerza de 200 N. El desplazamiento del bloque es de 2 metros. ¿Cuál es el trabajo realizado sobre el bloque?
Conocido :
Fuerza (F) = 200 Newton
Desplazamiento (d) = 2 metros
Se busca: Trabajo (W)
solución:
Trabajar :
W = F s
W = (200 Newton)(2 metros)
W = 400 N m
W = 400 julios
8. El conductor del sedán quiere estacionar su coche exactamente a 0.5 m delante del camión, que se encuentra a 10 m de la posición del sedán. ¿Cuál es el trabajo requerido por el sedán?
Conocido :
Desplazamiento (d) = 10 metros – 0.5 metros = 9.5 metros
Fuerza (F) = 50 Newton
Se busca: Trabajo (W)
solución:
W = F s
W = (50 Newton)(9.5 metros)
W = 475 N m
W = 475 julios
[irp]
9.
Trabajo realizado por Tom y Jerry para que el coche pueda moverse hasta 4 metros. Las fuerzas ejercidas por Tom y Jerry son 50 N y 70 N.
Conocido :
Desplazamiento (s) = 4 metros
Fuerza neta (F) = 50 Newtons + 70 Newtons = 120 Newtons
Se busca: Trabajo (W)
solución:
W = F s = (120 Newton)(4 metros) = 480 N m = 480 Julios
10. Un conductor tira de un coche de manera que este se mueve 1000 cm. ¿Cuál es el trabajo realizado sobre el coche?
Conocido :
Fuerza (F) = 250 Newton
Desplazamiento (s) = 1000 cm = 1000/100 metros = 10 metros
Se busca: Trabajo (W)
solución:
W = F s = (250 Newton)(10 metros) = 2500 N m = 2500 Julios
11. Basándose en la figura siguiente, si el trabajo realizado por la fuerza neta es de 375 julios, determine el desplazamiento del objeto.
Conocido :
Trabajo (W) = 375 Julios
Fuerza neta ( ΣF) = 40 N + 10 N – 25 N = 25 Newtons ( hacia la derecha )
Se busca: Desplazamiento ( d )
solución:
La ecuación del trabajo:
W = F s
Desplazamiento del objeto:
d = W / F = 375 julios / 25 newtons
d = 15 metros s
12. Las siguientes actividades no realizan trabajo …
A. Empuja un objeto hasta 10 metros de distancia.
B. Empuja un coche hasta que se mueva.
C. Empujar una pared
D. Sacó una caja
solución:
La ecuación del trabajo:
W = ΣF s
W = trabajo , F = fuerza , d = desplazamiento
Según la fórmula anterior, se realiza trabajo mediante una fuerza y se produce un desplazamiento.
La respuesta correcta es c.
1 3 . Andrew empuja un objeto con una fuerza de 20 N de modo que el objeto se mueve en movimiento circular con un radio de 7 metros. Determina el trabajo realizado por Andrew para dos veces el movimiento circular.
A. 0 julios
B. 1400 julios
C. 1540 Julios
D. 1760 Julios
solución:
Si la persona empuja la silla de ruedas realizando dos movimientos circulares, tanto la persona como la silla de ruedas regresan a su posición original, por lo que el desplazamiento de la persona es cero.
Desplazamiento = 0, por lo tanto, trabajo = 0.
La respuesta correcta es la A.
14. Alguien empuja un objeto en el suelo con una fuerza de 350 N. El suelo ejerce una fuerza de fricción de 70 N. Determina el trabajo realizado por la fuerza para mover el objeto hasta una distancia de 6 metros.
A. 45 J
B. 72 J
C. 1680 J
D. 2580 J
Conocido :
La fuerza de empuje (F) = 350 Newtons
Fuerza de fricción (F fric ) = 70 Newtons
Desplazamiento del/de los objeto(s) = 6 metros
Se busca: Trabajo (W)
solución:
Sobre el objeto actúan dos fuerzas: la fuerza de empuje (F) y la fuerza de fricción (F fric ). La fuerza de empuje tiene la misma dirección que el desplazamiento del objeto, ya que realiza un trabajo positivo. Por otro lado, la fuerza de fricción tiene la dirección opuesta al desplazamiento del objeto, por lo que realiza un trabajo negativo.
Trabajo realizado por la fuerza de empuje:
W = F d = (350 Newton)(6 metros) = 2100 Newton-metros = 2100 Julios
Trabajo realizado por la fuerza de fricción:
W = – (F fric )(s) = – (70 Newton)(6 metros) = – 420 Newton-metros = – 420 Julios
La red:
W neto = 2100 julios – 420 julios
W neto = 1680 julios
La respuesta correcta es c.
15. Un objeto es empujado por una fuerza horizontal de 14 Newtons sobre un suelo rugoso con una fuerza de fricción de 10 Newtons. Determine el trabajo neto necesario para mover el objeto hasta una distancia de 8 metros.
A. 0.5 julios
B. 3 julios
C. 32 Julios
D. 192 Julios
Conocido :
Fuerza de empuje (F) = 14 Newton
Fuerza de fricción (F fric ) = 10 Newtons
Desplazamiento del objeto (d) = 8 metros
Se busca: Trabajo (W)
solución:
Hay dos fuerzas que actúan sobre un objeto, la fuerza de empuje (F) y la fuerza de fricción (F fric ).
La fuerza de empuje tiene la misma dirección que el desplazamiento del objeto, por lo que realiza un trabajo positivo. Por otro lado, la fuerza de fricción tiene la dirección opuesta al desplazamiento del objeto, por lo que realiza un trabajo negativo.
Trabajo realizado por la fuerza de empuje:
W = F s = (14 Newton)(8 metros) = 112 Newton metros = 112 Julios
Trabajo realizado por la fuerza de fricción:
W = – (F fric )(s) = – (10 Newton)(8 metros) = – 80 Newton metros = – 80 Julios
La red:
W neto = 112 julios – 80 julios
W neto = 32 julios
La respuesta correcta es c.
16. Determina el trabajo neto basándote en la figura siguiente.
A. 360 julios
B. 450 julios
C. 600 Julios
D. 750 Julios
solución:
Trabajo = Fuerza (F) x desplazamiento (d)
Trabajo = Área del triángulo 1 + área del rectángulo + área del triángulo 2
Work = 1/2(40-0)(3-0) + (40-0)(9-3) + 1/2(40-0)(12-9)
Trabajo = 1/2(40)(3) + (40)(6) + 1/2(40)(3)
Trabajo = (20)(3) + 240 + (20)(3)
Trabajo = 60 + 240 + 60
Trabajo = 360 julios
La respuesta correcta es la A.
17. Un trozo de madera de 60 cm de longitud se clava verticalmente en el suelo. Se golpea la madera con un martillo de 10 kg desde una altura de 40 cm por encima de la parte superior de la madera. Si la fuerza de resistencia media del suelo es de 2 x 10³ N y la aceleración debida a la gravedad es de 10 m/s² , entonces la madera entrará completamente en el suelo después de… golpes.
A. 4
B. 16
C. XNUM
D. 30
Conocido :
Masa del martillo (m) = 10 kg
Aceleración debida a la gravedad (g) = 10 m / s²
Peso del martillo (w) = mg = (10)(10) = 100 kg m/ s²
Desplazamiento del martillo antes de golpear la madera (d) = 40 cm = 0.4 metros
La resistencia de la madera (F) = 2 x 10³ N = 2000 N
Longitud de la madera (s) = 60 cm = 0.6 metros
Se busca: La madera entrará completamente en el suelo después de… golpes.
solución:
El trabajo realizado sobre el martillo cuando este se mueve hasta 0.4 metros es:
W = F d = ws = (100 N)(0.4 m) = 40 Nm = 40 Julios
Trabajo realizado por la fuerza de resistencia del suelo:
W = F d = (2000 N)(0.6 m) = 1200 Nm = 1200 Julios
La madera entrará completamente en el suelo después de… golpes.
1200 julios / 40 julios = 30
La respuesta correcta es la D.
[wpdm_package id = '1192 ′]
- Trabajo realizado por problemas y soluciones de fuerza
- Problemas y soluciones relacionados con la relación trabajo-energía cinética
- Principio de trabajo-energía mecánica: problemas y soluciones
- Problemas y soluciones de la energía potencial gravitatoria
- La energía potencial de los resortes elásticos: problemas y soluciones.
- Problemas y soluciones energéticas
- Aplicación de la conservación de la energía mecánica al movimiento de caída libre.
- Aplicación de la conservación de la energía mecánica para el movimiento ascendente y descendente en caída libre.
- Aplicación de la conservación de la energía mecánica al movimiento sobre una superficie curva.
- Aplicación de la conservación de la energía mecánica al movimiento en un plano inclinado.
- Aplicación de la conservación de la energía mecánica al movimiento de proyectiles.
