TRABAJO MECANICO EJERCICIOS RESUELTOS DE FISICA DE SECUNDARIA Y PREUNIVERSITARIA PDF

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  • IMPORTANCIA Antes de referirnos a la medida de la energía del movimiento mecánico es necesario que nos detengamos previamente en una importante magnitud física: el trabajo mecánico, el cual desempeña un papel crucial en la transmisión del movimiento mecánico y la transferencia de la energía de un cuerpo a otro. OBJETIVOS Comprender que la aplicación de una fuerza trae consigo un desgaste de energía bajo la realización de un trabajo. HISTORIA La magnitud que hemos denominado trabajo mecánico, apareció en mecánica solo en el siglo XIX (casi 150 años después del descubrimiento de las leyes de Newton), cuando la humanidad empezó a utilizar ampliamente máquinas y mecanismos. Pues, al hablar sobre una máquina en funcionamiento decimos que "trabaja". DEFINICIÓN Es la transmisión de movimiento ordenado de un participante a otro, con superación de resistencia. Cuando sobre un cuerpo se ejerce el efecto de una fuerza constante   F y el cuerpo realiza el desplazamiento r , con ello se efectúa trabajo mecánico (W), y es igual al producto de los módulos de la fuerza y el desplazamiento tomado con signo positivo si tienen la misma dirección y negativo si tienen direcciones opuestas. donde: Fx = F. Cos  Unidad: 1 Joule = 1 Newton. 1 metro 1 J = 1 N.m. Casos: WF =– F.r Tomamos como unidad de trabajo mecánico el realizado por una fuerza de 1 N al desplazarse su punto de aplicación a 1 m. Esta unidad de trabajo recibió el nombre de Joule (se designa J) en honor al sabio inglés JAMES PRESCOTT JOULE, que verificó importantes experimentos para las ciencias, con el fin de medir el trabajo. 1 joule = 1 newton . 1 metro o bien 1 J = 1N.m. 1000 J = 1kJ; 1kw – h = 3.6×106J El trabajo mecánico es una magnitud física escalar. TRABAJO NETO O TOTAL Cuando sobre un cuerpo en movimiento se aplican varias fuerzas, cada una de ellas realiza trabajo mecánico, siendo el trabajo total de todas esas fuerzas igual a la suma algebraica de los trabajos que efectúan las fuerzas de cada una por separado. W F . r F :Fuerza resultante movimiento acelerado movimiento desacelerado – VI. TRABAJO DE UNA FUERZA VARIABLE El trabajo de una fuerza variable en el camino desde el punto x1 al punto x2, es igual al área (A) de la figura limitada por la curva con las ordenadas en los puntos x1 y x2 y el eje x.   W= A1 – A2 VII.TRABAJO DE LA FUERZA DE GRAVEDAD El trabajo de la fuerza de gravedad no depende de la trayectoria del cuerpo y siempre es igual al producto del módulo de la fuerza de gravedad por la diferencia de alturas en las posiciones inicial y final. Una de las particularidades de la fuerza de gravedad es que por una trayectoria cerrada, su trabajo es nulo. FG = mg WFG=mgh g mg mg h (+), baja (–), sube 1. ¿Qué fuerza ha producido un trabajo de 2000 J al desplazar una masa una distancia de 10m? A) 2 N B) 130 N C) 400/3 N D) 200/3 N E) 200 N 2. Una fuerza de 200 N realiza un trabajo de 1000 J al desplazar una masa de 10 kg. ¿Cuál fue el desplazamiento realizado? A) 3 m B) 4 m C) 5 m D) 6 m E) 8 m 3. Un bloque de 80 N se levanta verticalmente con velocidad constante de 3m a una altura de 6m. ¿Cuánto trabajo neto se realizó? A) 480 N B) 240 N C) Cero D) 320 N E) 100 N 4. Un cajón debe moverse en 2 metros sobre una mesa, jalándolo con una fuerza de 10 N que forma un ángulo de 37° con la horizontal. Encuentre el trabajo que efectuara la fuerza. A) 10 J B) 12 J C) 14 J D) 16 J E) 20 J 5. Un muchacho tira de un bloque de manera que este se deslice sobre el suelo con velocidad constante. Si la fuerza de rozamiento entre el objeto y el suelo es de 20 N, ¿qué trabajo hará el muchacho para moverlo en 5 metros? A) 5 J B) 120 J C) 10 J D) 100 J E) 200 J 6. Si el bloque se desliza a velocidad constante hallar el trabajo de la fuerza de rozamiento, el cuerpo se desplaza 10 m. F=60N A) 600 J B) 300 J C) –600 J D) –300 J E) 400 J NIVEL II 7. Determine el trabajo realizado por la fuerza que varía según el grafico mostrado desde X0 = 0 m hasta x = 10m. 0 F(N) 8 10 x(m) A) 400 J B) 80 J C) 800 J D) 20 J E) 40 J 8. El trabajo efectuado desde x = 0 hasta x = 10 es: A) 0 0 F(N) 20 10 x(m) B) 100 J C) 120 J D) 152 J E) 88 J 9. Calcular el mínimo trabajo realizado por la fuerza "F" sabiendo que la fuerza de fricción es 10 newton y el bloque se movió 10 m. A) 100 J B) 200 J C) 50 J F D) 150 J E) 300 J 10.Determine la potencia desarrollada por el motor de un bote que se mueve a velocidad de 2 m/s y la resistencia del agua es de 10 N. A) 10 W B) cero C) 5 W D) 20 W E) 50 W 11. Calcular el trabajo que realiza la fuerza F = 25 N al trasladar la masa "m" de A a B a lo largo de la trayectoria curvilínea. A) 120 J B 3m A 4m F 16 F B) 150 J C) 175 J D) 200 J E) 100 J 12. Calcular el trabajo resultante, realizado sobre el bloque de 10 kg en un recorrido de 5 m (F1 = 50 N; F2= 30 N), si se desprecia todo tipo de rozamiento. 37° A) Cero B) 10 J C) 39 J D) 50 J E) 80 J 13. ¿Qué trabajo hace la fuerza de fricción sobre la persona de 500 N si esta se realiza 8 m a lo largo del plano ? 37° Rugoso uk = 0,5 A) –1600 J B) –800 J C) –900 J D) –1000 J E) –1800 J 14. El bloque de 10 kg es desplazado desde "A" hasta "B" mediante la fuerza F = 100 N y la velocidad constante. Determine el trabajo realizado por la fuerza de rozamiento sobre él. (g=10m/s2) 15. La fuerza de rozamiento que actúa sobre el bloque es de 40 N. Calcular el trabajo por dicha fuerza de "A" hasta "B". A 5m v F B 30º A) 400 J B) 500 J C) –400 J D) –500 J E) Falta conocer "F" 16. Calcular el trabajo realizado por la fuerza constante de 60 N, para un desplazamiento de x1 = –2m hasta la posición x2 = +8m. –2m F 0 x(m) A) 500 J B) 600 J C) 700 J D) 800 J E) 900 J NIVEL III 17. Calcular el trabajo de fuerza F = 50 N para un desplazamiento de 8 m. A) 330 J 7 F 24 B) 380 J C) 384 J D) 400 J E) 420 J

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