TRABAJO Y POTENCIA MECÁNICA PROBLEMAS RESUELTOS PDF

TRABAJO MECÁNICO 
Consiste en vencer una resistencia comunicándole un movimiento. 
El rozamiento, el peso y la inercia son las resistencias más frecuentes. 

TRABAJO DE UNA FUERZA CONSTANTE 
Es una magnitud escalar, cuyo valor se halla con el producto de la fuerza paralela al desplazamiento por el desplazamiento. 
W = FCosα.d 
Unidades en el S.I. : J=N×m
joule=newton×metro 

TRABAJO NETO O TOTAL 
Cuando varias fuerzas actúan sobre un cuerpo en movimiento, el trabajo neto es el que desarrolla la fuerza resultante o es la suma de los trabajos efectuados por cada una de las fuerzas. 
EL TRABAJO NETO PUEDE SER: 
𝑖) POSITIVO 
Cuando el movimiento del cuerpo es acelerado. 
𝑖𝑖) NEGATIVO 
Cuando el movimiento del cuerpo es desacelerado. 
𝑖𝑖𝑖) CERO O NULO 
En particular cuando el movimiento del cuerpo es con velocidad constante. 

En la gráfica fuerza (F) versus posición (x), se cumple que el área bajo la gráfica representa el trabajo realizado.

El trabajo realizado por el peso es independiente de la trayectoria; depende sólo del desplazamiento vertical. Por esta razón se considera al peso una fuerza conservativa. 

El trabajo que realiza la fuerza de rozamiento depende de la trayectoria; por esta razón se considera a la fricción una fuerza no conservativa. 

POTENCIA MECÁNICA 
En la actualidad, para efectuar un trabajo mecánico, como por ejemplo la excavación de una zanja o de un pozo, puede participar una cuadrilla de obreros o también los tractores excavadores ya que ambos podrían realizar el mismo trabajo. 
La diferencia está en la rapidez con la que se realiza, es decir el factor tiempo. 
En la práctica los tractores en mínimo tiempo realizan la obra, mientras que la cuadrilla de obreros demora más tiempo.

Definimos ahora una nueva magnitud física denominada “Potencia”. 
Con respecto al ejemplo anterior podemos afirmar que los tractores desarrollan mayor potencia que los obreros y esta nueva magnitud nos ayuda a caracterizar la rapidez con la cual realizan trabajo mecánico específicamente una pala mecánica, motor eléctrico, bomba hidráulica, etc.
La potencia mecánica nos indica la rapidez con que se realiza un trabajo.

LA POTENCIA 
Es una magnitud física escalar, que nos expresa la rapidez con la cual se desarrolla trabajo. También se le puede definir como la energía que se transmite por unidad de tiempo.
PRACTICA PROPUESTA
PREGUNTA 1 : 
¿Qué trabajo se realiza con una fuerza vertical de 30N al levantar un bloque de 20N durante 2s desde el suelo? 
(g = 10m/s²). Si parte del reposo. 
A) 400 J 
B) 200 J 
C) 300 J 
D) 150 J 
E) 350 J 
Rpta. : "C"
PREGUNTA 2 : 
Un cuerpo de 10kg posee una rapidez de 8m/s, sobre el se ejercen ciertas fuerzas que realizan un trabajo total de 400J. Determina la rapidez final que adquiere. 
A) 10m/s 
B) 12m/s 
C) 14m/s 
D) 16m/s 
E) 9m/s 
Rpta. : "B"
PREGUNTA 3 : 
Un cuerpo de 20N se deja caer libremente desde 10m. ¿Qué trabajo realiza su fuerza de gravedad hasta llegar a la mitad de su altura? 
A) 200J 
B) –200J 
C) 100J 
D) –100J 
E) 50J 
Rpta. : "C"
PREGUNTA 4 : 
Un vendedor de “plátanos” le aplica una fuerza de 20N a su carrito inicialmente en reposo y éste adquiere una aceleración de 2m/s². ¿Qué trabajo desarrolló en 10s? 
A) 200J 
B) 300J 
C) 600J 
D) 2000J 
E) 3000J 
Rpta. : "D"
PREGUNTA 5 : 
Un cuerpo descansa sobre una superficie horizontal rugosa de (μK=0,5); si se le aplica una fuerza horizontal de 80N, halla el trabajo de dicha fuerza cuando ha transcurrido 5s; siendo la masa del bloque 10kg 
(g=10m/s²)
A) 3000J 
B) 1200J 
C) –50J 
D) 1000J 
E) 120J 
Rpta. : "A"
PREGUNTA 6 : 
Con una fuerza F se eleva a velocidad constante un cuerpo de 12kg hasta una altura de 8 metros. Calcula el trabajo de “F”. 
(g=10m/s²). 
A) 960 Joules 
B) cero 
C) 96 Joules 
D) 200 Joules 
E) falta conocer F
Rpta. : "A"
PREGUNTA 7 : 
Para duplicar la velocidad de un móvil de 12kg, se realiza un trabajo de 288J. ¿Qué velocidad final adquiere dicho móvil? 
A) 7 m/s 
B) 3 m/s 
C) 8 m/s 
D) 4 m/s 
E) 5 m/s 
Rpta. : "C"
PREGUNTA 8 : 
¿Cuál es la potencia de un motor que eleva 50 litros de agua por minuto a una altura de 9 m? (g = 10m/s²) 
A) 24W 
B) 30W 
C) 49W 
D) 35W 
E) 75W 
Rpta. : "E"
PREGUNTA 9 : 
De un pozo debe extraerse cada tres minutos 9000 litros de agua de una profundidad de 150m. ¿Qué potencia es necesaria si la máquina pierde el 25%? 
A) 92 kW 
B) 90 kW 
C) 100 kW 
D) 80 kW 
E) 75 kW 
Rpta. : "C"
PREGUNTA 10 : 
¿Qué potencia media desarrolla el motor de un auto para subir una cuesta arriba de pendiente 75%, si se sabe que tarda en recorrer 60m en 10s con rapidez constante.? 
Masa del auto es 600kg. 
(g = 10m/s²) 
A) 21,6 kW 
B) 20,2 kW 
C) 21,2 kW 
D) 21,4 kW 
E) 20,1 kW 
Rpta. : "A"
PREGUNTA 11 : 
Una grúa que tiene una eficiencia de 40% es accionado por un motor de 90% de rendimiento, si la potencia suministrada al motor es de 5000 W. Calcula la rapidez constante con la que subirá una carga de 450 kg. 
(g = 10m/s²) 
A) 4 m/s 
B) 0,4m/s 
C) 0,8m/s 
D) 0,2 m/s 
E) 2 m/s 
Rpta. : "A"
PREGUNTA 12 : 
Se desea subir un bloque de 5 kg, una distancia de 10m a lo largo de un plano inclinado que forma 37° con la horizontal. Para tal efecto se le aplica una fuerza F paralela al plano inclinado de coeficiente de rozamiento μC =0,5. 
¿Qué mínimo trabajo debe realizarse para tal fin ? 
A) 0,2kJ 
B) 0,3kJ 
C) 0,5kJ 
D) 0,4kJ 
E) 0,2kJ 
Rpta. : "C"
PREGUNTA 13 : 
Calcula la eficiencia de un motor sabiendo que la potencia de perdidas que se producen durante su procedimiento representa el 25% de la potencia útil. 
A) 60% 
B) 70% 
C) 90% 
D) 80% 
E) 75% 
Rpta. : "D"
PREGUNTA 14 : 
Una cocina eléctrica consume 600 vatios durante su funcionamiento por un lapso de 15 minutos. ¿Cuál es el gasto que ocasiona, sabiendo que se paga S/.0,12 por kilovatiohora (1kwh)? 
A) 0,0180 
B) 0,180 
C) 1,80 
D) 2,8 
E) 0,1 
Rpta. : "A"
PREGUNTA 15 : 
La eficiencia del motor de una embarcación cuya potencia es 150 kW es 30%. Calcula la fuerza propulsora que debe desarrollar la hélice para que la embarcación pueda desplazarse en aguas tranquilas a 75 km/h. 
A) 2,16kN 
B) 206kN 
C) 2,61kN 
D) 2kN 
E) 3kN 
Rpta. : "A"
PREGUNTA 16 : 
Se tiene 2 máquinas instaladas en serie, la primera absorbe 500W y para hacer funcionar a la segunda máquina utiliza 300W, la segunda pierde 150W. ¿Cuál es la eficiencia formada por las dos máquinas? 
A) 25% 
B) 30% 
C) 35% 
D) 45% 
E) 50% 
Rpta. : "B"
PREGUNTA 17 : 
Un cuerpo de 0,2 kg parte del reposo y cae, después de haber caído 20m su rapidez es 15m/s. ¿A qué es igual la energía que se disipa debido a la resistencia del aire? 
A) –17,0 J 
B) –17,5 J 
C) 17,5 J 
D) 17,0 J 
E) 16 J
Rpta. : "C"

Ejercicios resueltos de examen de admisión a la Universidad