Fórmula del trabajo y teorema del trabajo y la energía cinética

Ejemplos de preguntas y fórmulas sobre el trabajo y el teorema del trabajo y la energía cinética.

Esfuerzo

1. Un nieto empuja la silla de ruedas de su abuela en un parque circular con una fuerza de 20 N, el radio del parque es de 7 m, ¿cuánto trabajo realiza el nieto en 2 rotaciones?

1. 0 Joule
2. 1400 Joule
3. 1540 Joule
4. 1760 Joule

Discusión
Fórmula de negocio: Trabajo = Fuerza x Desplazamiento
Si el nieto empuja la silla de ruedas dos veces, tanto el nieto como la silla de ruedas volverán a sus posiciones originales. Dado que el retorno a sus posiciones originales es cero, el desplazamiento es cero.
Por lo tanto, el esfuerzo realizado por el nieto es nulo.
La respuesta correcta es A.

2. Un conserje empuja un armario por el suelo con una fuerza de 350 N. El suelo ejerce una fuerza de fricción de 70 N. El trabajo realizado para mover el armario 6 metros es:

1. 45 J
2. 72 J
3. 1680 J
4. 2580 J

Discusión
Se sabe que:
Fuerza de empuje (F) = 350 Newton
Fuerza de fricción (F_gesek) = 70 Newton
Desplazamiento del armario (s) = 6 metros
Preguntó: Negocios (W)
Respuesta :
Hay dos fuerzas que actúan sobre un objeto, a saber, la fuerza de empuje (F) y la fuerza de fricción (F)._gesek).
La fuerza de empuje actúa en la misma dirección que el desplazamiento del armario, por lo que realiza trabajo positivo. Por el contrario, la fuerza de fricción actúa en dirección opuesta al desplazamiento del armario, por lo que realiza trabajo negativo.
Trabajo realizado por la fuerza de empuje:
W = F s = (350 Newton)(6 metros) = 2100 Newton metros = 2100 Julios
Trabajo realizado por la fuerza de fricción:
W = – (F_gesek)(s) = – (70 Newton)(6 metros) = – 420 Newton metros = – 420 Julios
Esfuerzo total:
W total = 2100 julios – 420 julios
Potencia total = 1680 julios
La respuesta correcta es C.

Teorema del trabajo y la energía cinética

3. Una fuerza constante de 8 N actúa sobre un objeto con una masa de 16 kg. Si el objeto está inicialmente en reposo, entonces la velocidad del objeto después de que la fuerza actúa durante 4 segundos es…

1. 0,5 m / s
2. 2 m / s
3. 4 m / s
4. 8 m / s

Discusión
Se sabe que:
Fuerza constante (F) = 8 Newton
Masa del objeto (m) = 16 kg
Velocidad inicial del objeto (v_o) = 0 m/s
El intervalo de tiempo durante el cual la fuerza actúa sobre el objeto (t) = 4 segundos
Preguntó: Velocidad final del objeto (v_t)
Respuesta :
Trabajo = Cambio en la energía cinética
W = EK final – EK inicial
W = ½ mv_t² – ½ mv_o²
W = ½ mv_t² 0
W = ½ mv_t² — Ecuación 1

Trabajo = Fuerza x Desplazamiento
W = F s
W = 8 s
Utilice la fórmula GLBB para calcular el desplazamiento (s).
s = v_o t + ½ en²
Descripción: s = desplazamiento, v_o = velocidad inicial, t = tiempo, a = aceleración
s = 0 + ½ en² = ½ en² —-> a = (v_t - v_o) / t = v_t
s = ½ (v_t / t) t²
s = ½ (v_t) t
Sustituya el/los desplazamiento(s) en la ecuación de trabajo por el/los desplazamiento(s) en esta ecuación:
W = 8 s
W = 8(1/2)(v_t)(t)
W = (4)(v_t)(t) —— Ecuación 2

Ecuación 1 = Ecuación 2
W = W
½ mv_t² = (4)(v_t)(t)
½ mv_t = (4)(t)
½ (16)(v_t) = 4(4)
8 v_t = 16
v_t = 16 / 8
v_t = 2 metros/segundo
La respuesta correcta es B.

4. Para aumentar la velocidad de un objeto al doble de su velocidad original, se requiere un esfuerzo de...

1. 4 veces su energía cinética inicial
2. 3 veces su energía cinética inicial
3. 2 veces su energía cinética inicial
4. 1 veces su energía cinética inicial

Discusión
Se sabe que:
Supongamos que la masa del objeto (m) = 1 kg
Supongamos que la velocidad inicial (v_o) = 1 m/s
Velocidad final (v_t) = 2 x velocidad inicial = 2 x 1 = 2 m/s
Preguntó: Esfuerzo = … ?
Respuesta :
Energía cinética inicial:
EK inicial = ½ mv_o² = ½ (1)(1)² = ½ (1)(1) = ½ (1) = 0,5
Energía cinética final cuando la velocidad del objeto es el doble de su velocidad original:
EK final = ½ mv_t² = ½ (1)(2)² = ½ (4) = 2

Teorema del trabajo y la energía cinética:
Trabajo = Cambio en la energía cinética
Trabajo = Energía cinética final – Energía cinética inicial
Esfuerzo = 2 – 0,5
Esfuerzo = 1,5

Energía cinética inicial = 0,5
Esfuerzo = 3 x 0,5 = 1,5
Por lo tanto, para aumentar la velocidad de un objeto al doble de su velocidad original se requiere una cantidad de trabajo. 3 veces su energía cinética inicial.
La respuesta correcta es B.

Fuente de la pregunta:

Preguntas de física para estudiantes de secundaria (OSN)