TRABAJO MECÁNICO EJERCICIOS RESUELTOS PDF

APRENDIZAJES ESPERADOS : 
☛ Estudiar como un cuerpo transmite movimiento mecánico a otro cuerpo, mediante la acción de una fuerza. 
☛ Determinar la cantidad de trabajo mecánico para diversas situaciones. 
☛ Establecer el trabajo neto sobre un cuerpo o sistema. 

El concepto común que se tiene de trabajo es muy diferente al concepto del trabajo mecánico, esto es, no coincide con el significado físico de esta palabra. 
Es corriente escuchar a una persona decir: “he realizado mucho trabajo”; pero desde el punto de vista físico, pueda que no haya realizado ningún trabajo. 
El trabajo mecánico es el proceso de transferencia de movimiento mecánico, de un cuerpo hacia otro mediante la acción de una fuerza. 

La cantidad de trabajo mecánico se medirá en función de la fuerza y el desplazamiento. 

La unidad de medida del trabajo mecánico es el joule “J”
PRACTICA NIVEL POLLITO
EJERCICIO 1 :
Un ladrillo es empujado por un niño el cual ejerce una fuerza de 15N sobre el ladrillo, si lo desea desplazar 5m. Cuál será el trabajo que desarrollará el niño. 
A) 45J 
B) 60J 
C) 75J 
D) 90J 
E) 150J 
Rpta. : "C"
EJERCICIO 2 :
Dos bloques juntos son empujados por una fuerza de 50N. Calcula el trabajo que desarrolla la fuerza en un recorrido de 2m. 
A) 50J 
B) 25J 
C) 75J 
D) 100J 
E) 125J 
Rpta. : "D"
EJERCICIO 3 :
Un bloque es jalado por una fuerza F=20N en un recorrido de 5m sobre una superficie lisa. Calcula el trabajo desarrollado por “F”. 
A) 50J 
B) 75J 
C) 100J 
D) 125J 
E) 25J 
Rpta. : "C"
EJERCICIO 4 :
Una piedra de 2kg es soltado desde una altura de 5m. Calcula el trabajo que realiza la fuerza de gravedad hasta llegar a tierra la piedra. 
(g=10m/s²) 
A) 10J 
B) 50J 
C) 75J 
D) 100J 
E) 120J 
Rpta. : "D"
EJERCICIO 5 :
Una fuerza “F” realiza un trabajo sobre un bloque de 60J, si la desplaza 12m. Calcula el valor de “F”. 
A) 1N 
B) 3N 
C) 2N 
D) 4N 
E) 5N 
Rpta. : "E"
EJERCICIO 6 :
Un balde con agua cuya masa total es 12kg es jalado verticalmente hacia arriba con una fuerza F=150N. Calcula el trabajo neto para un recorrido de 10m. 
(g = 10m/s²) 
A) –1200J 
B) –1500J 
C) 1200J 
D) 1500J 
E) 300J 
Rpta. : "E"
EJERCICIO 7 :
Una pelota cae desde una altura de 10m, si la fuerza de gravedad realiza un trabajo de 10J, calcula su masa 
(g=10m/s²) 
A) 1kg
B) 0,5kg
C) 0,4kg
D) 0,1kg
E) 0,2kg
Rpta. : "D"
¿Qué es el trabajo mecánico? 
Es la magnitud escalar que caracteriza la acción que ejerce la fuerza sobre el cuerpo, al comunicarle cierto desplazamiento. 
El trabajo caracteriza la acción de las fuerzas capaces de modificar el módulo de la velocidad del cuerpo, es decir, que pueden acelerar o retardar el movimiento del cuerpo considerado. 
Esto implica que sólo pueden realizar trabajo aquellas fuerzas que tengan un componente en la dirección del movimiento, es decir una componente tangente a la trayectoria en cada uno de sus puntos. 

La cantidad de trabajo mecánico que se desarrolla depende de la fuerza aplicada y el desplazamiento.

Sólo para el caso de ciertas fuerzas el trabajo es independiente de la trayectoria, como por ejemplo una fuerza constante. 
A estas fuerzas se denominan fuerzas potenciales o conservativas

Un caso particular de una fuerza constante es la fuerza de gravedad. 

CANTIDAD DE TRABAJO DEBIDO A UNA FUERZA CONSTANTE 
Es importante tener presente que una fuerza puede actuar sobre un cuerpo a favor o en contra de su movimiento y para hacer tal distinción a la cantidad de trabajo le asociamos signos. 

☛ En el caso la fuerza actúa a favor del movimiento del bloque, por lo cual a la cantidad de trabajo desarrollado mediante dicha fuerza le asociamos un signo (+). 
☛ En el caso la fuerza actúa en contra del movimiento del bloque, por lo cual a la cantidad de trabajo desarrollado mediante dicha fuerza le asociamos un signo (–). 

CANTIDAD DE TRABAJO DEBIDO A UNA FUERZA CONSTANTE NO COLINEAL AL MOVIMIENTO 
En este caso es recomendable descomponer la fuerza en una componente colineal y otra perpendicular al movimiento, por lo tanto su trabajo realizado será entonces la suma de trabajos de dichas componentes 

CANTIDAD DE TRABAJO DEBIDO A UNA FUERZA DE MÓDULO CONSTANTE Y EN TODO INSTANTE TANGENTE A LA TRAYECTORIA 
El trabajo de una fuerza de módulo constante y tangente a la trayectoria es igual al producto del módulo de la fuerza por el recorrido.

Si sobre un cuerpo actúan dos o más fuerzas, se denominan trabajo neto, total o resultante en un tramo, a la suma de trabajos de cada fuerza en dicho tramo

Cuando trabajes con gráficos: Fuerza vs posición debes tener en cuenta que las áreas tienen signos según la región que ocupen e dice y con razón, que el trabajo es un concepto relativo, es decir, que depende siempre del sistema de referencia desde donde se haga la observación del movimiento. 

Así, una misma fuerza para distintos observadores ubicados en sistemas de referencia también distintos podrían tener opiniones diferentes para el trabajo realizado por aquella.

En general el trabajo de una fuerza depende de la trayectoria recorrida, o como el cuerpo o sistema pasa de su posición o estado inicial a otra posición o estado final. 

En consecuencia, sobre un péndulo cónico que gira a velocidad constante el trabajo es nulo.

RECOMENDACIONES PARA LA RESOLUCIÓN DE EJERCICIOS 
☛ Haga el D.C.L. del cuerpo o partícula en análisis. 
☛ Ubicar la dirección del desplazamiento del cuerpo o partícula. 
☛ Descomponer las fuerzas en la dirección del desplazamiento, esas componentes son las que realizan trabajo mecánico. 
☛ Utilice la definición del trabajo de una fuerza o del trabajo neto. 
☛ Si se trata de ejemplos vectoriales utilice la definición correspondiente. 
☛ Cuando las fuerzas son variables durante el desplazamiento; lo recomendable es realizar una gráfica “F” vs. “x”. 
☛ Recuerde que los temas aprendidos en Cinemática y Dinámica son herramientas muy útiles para la resolución de problemas. 
☛ Recuerde que las fuerzas de rozamiento desarrollan siempre un trabajo negativo. 
☛ Algunos problemas se resuelven utilizando los conceptos de energía mecánica; esto porque más adelante veremos la relación que existe entre la energía mecánica y el trabajo mecánico.
*
PRIMERA PRACTICA
PREGUNTA 1 :
Un cajón de frutas es jalado por dos fuerzas una a la derecha y otra hacia la izquierda con valores de 30N y 50N. Calcula el trabajo desarrollado por la mayor de las fuerzas para un recorrido de 4m. 
A) 200J 
B) 150J 
C) 120J 
D) 60J 
E) 130J 
Rpta. : "A"
PREGUNTA 2 :
Con los datos de la pregunta anterior Calcula el trabajo de la menor de las fuerzas para el mismo recorrido. 
A) 120J 
B) 60J 
C) 180J 
D) –60J 
E) –120J 
Rpta. : "E"
PREGUNTA 3 :
Un bloque de 25kg es empujado y jalado en forma horizontal por las fuerzas de 15N y 25N. Calcula el trabajo neto para un recorrido de 5m. 
A) 75J 
B) 125J 
C) 100J 
D) 150J 
E) 200J 
Rpta. : "E"
PREGUNTA 4 :
Un bloque de 10kg es jalado en forma vertical hacia arriba por la fuerza “FE” si se realiza un trabajo neto de 500J para un recorrido de 10m. Calcula “F” 
(g = 10m/s²) 
A) 120N 
B) 130N 
C) 140N 
D) 150N 
E) 100N 
Rpta. : "D"
PREGUNTA 5 :
Si sobre un bloque se aplican dos fuerzas contrarias en forma horizontal de 30N y F. Si el bloque se desplaza hacia el en la misma dirección que la fuerza de 30N con rapidez constante. Calcula el trabajo que realiza “F” en un recorrido de 5m. 
A) 150J 
B) 75J 
C) –75J 
D) 100J 
E) –150J 
Rpta. : "E"
PREGUNTA 6 :
Con los datos de la pregunta anterior, calcula el trabajo neto. 
A) 150J 
B) –150J 
C) 75J 
D) –75J 
E) cero 
Rpta. : "E"
PREGUNTA 7 :
Una pelota de 100g es lanzado hacia arriba con una rapidez de 50m/s. Calcula el trabajo que realiza la fuerza de gravedad durante su ascenso 
(g = 10m/s²) 
A) 100J 
B) –125J 
C) –150J 
D) –100J 
E) –250J 
Rpta. : "B"
PREGUNTA 8 :
Con los datos de la pregunta anterior hallar el trabajo de la fuerza de gravedad durante su caída hasta llegar a tierra. 
(g = 10m/s²) 
A) 250J 
B) –125J 
C) 100J 
D) 125J 
E) –250J 
Rpta. : "D"
PREGUNTA 9 :
Una pelota de goma de 1kg es lanzado hacia arriba desde tierra con una rapidez de 20m/s. Calcula el trabajo que realiza la fuerza de gravedad durante su ascenso. 
(g = 10m/s²) 
A) –20J 
B) –80J 
C) –100J 
D) –150J 
E) –200J 
Rpta. : "E"
PREGUNTA 10 :
Con los datos de la pregunta anterior, calcula el trabajo que desarrolla la fuerza de gravedad durante su descenso hasta llegar a tierra. 
(g = 10m/s²) 
A) 20J 
B) –150J 
C) –200J 
D) 100J 
E) 200J 
Rpta. : "E"
PREGUNTA 11 :
Una fuerza jala un balde de masa 1,2kg hasta una altura de 6m. Si se sabe que la fuerza que jala realiza un trabajo de 90J. Hallar la fuerza. 
A) 12N 
B) 10N 
C) 15N 
D) 18N 
E) 10J 
Rpta. : "C"
PREGUNTA 12 :
Con los datos de la pregunta anterior , Calcula el trabajo que realiza la fuerza de gravedad. 
(g = 10m/s²) 
A) –60J 
B) –72J 
C) –90J 
D) 100J 
E) 72J 
Rpta. : "B"
PREGUNTA 13 :
Un bloque de madera de 1kg es empujado por dos fuerzas opuestas de 25N y 30N. Que trabajo realizará la menor de las fuerzas para un recorrido de 5m. 
A) 125J 
B) –25J 
C) –150J 
D) –125J 
E) 150J 
Rpta. : "D"
PREGUNTA 14 :
Con los datos de la pregunta anterior calcula el trabajo neto. 
A) –25J 
B) 15J 
C) 25J 
D) 50J 
E) cero 
Rpta. : "C"
SEGUNDA PRACTICA
PROBLEMA 1 : 
¿Cuántas de las siguientes proposiciones son falsas? 
1) En un movimiento pendular, el trabajo del peso en una oscilación completa es cero. 
2) El trabajo de una fuerza constante siempre es distinto de cero. 
3) Se suelta una pelota desde el techo de una casa, la cual da varios rebotes hasta detenerse. Entre dos rebotes sucesivos el trabajo del peso siempre vale cero. 
4) Luis lanza un cuerpo verticalmente hacia arriba, entonces en el tramo de subida el trabajo del peso es positivo. 
5) El signo del trabajo de una fuerza depende del sentido de los ejes en un sistema coordenado. 
6) El trabajo es una cantidad evaluable (que se puede calcular) en cada instante. 
A) 1 
B) 2 
C) 3 
D) 4 
E) 5 
RESOLUCIÓN :
1) Verdadera, El peso de un cuerpo (Fuerza Gravitatoria) es una fuerza conservativa, por lo tanto el trabajo de esta fuerza en una trayectoria cerrada (como el caso de la oscilación completa de un péndulo) es cero. 

2) Falsa, El trabajo de una fuerza constante puede ser positivo, negativo o cero. Es cero cuando la fuerza y desplazamiento son perpendiculares. 

3) Verdadera ; Si, puesto que en cada rebote (subida y bajada) el trabajo del peso es cero, a pesar que las alturas alcanzadas en cada rebote es cada vez menor. 

4) Falsa, Cuando un cuerpo sube verticalmente, el peso del mismo realiza trabajo negativo, puesto que el desplazamiento y peso tienen direcciones contrarias. 

5) Falsa, El trabajo es una magnitud escalar, por lo tanto no depende de la orientación de los ejes coordenados de un sistema. 

6) Falsa, En general el trabajo implica transferencia de energía de un sistema a otro en un intervalo de tiempo considerable y no en un instante. No existe trabajo instantáneo. 
Rpta. : "D"
PROBLEMA 2 :
Con una velocidad constante y empleando un plano inclinado 37°, un obrero arrastra una carga de 80kg (μK =0,3). El trabajo del hombre, en J, por cada 6m de caminata ascendente es: 
A) 1 800 
B) 2 160 
C) 4 032 
D) 6 250 
E) 8 120 
RESOLUCIÓN :
Rpta. : "C"
PROBLEMA 3 : 
¿Cuántas de las siguientes proposiciones son verdaderas? 
1) El trabajo hecho por una fuerza que tiene dirección perpendicular a la dirección de desplazamiento siempre es cero. 
2) El trabajo puede ser positivo, nulo o negativo. 
3) En un desplazamiento a velocidad constante, el trabajo hecho por la fuerza resultante es cero. 
4) El trabajo hecho por la fuerza de rozamiento es negativo. 
5) El trabajo hecho por una fuerza de rozamiento no depende de la masa del cuerpo 6)Las fuerzas en el sentido del movimiento son las únicas que realizan trabajo. 
7) La unidad y dimensión del trabajo y el torque son iguales. 
8) Si todas las fuerzas actuantes sobre un cuerpo forman un polígono cerrado entonces el trabajo resultante es cero. 
9) El trabajo de una fuerza constante es el mismo para dos sistemas de referencia inerciales. 10) El trabajo de una fuerza constante es siempre positivo. 
11) El signo del trabajo, realizado por una fuerza constante F sólo depende del sistema coordenado. 
A) 11 
B) 10 
C) 8 
D) 7 
E) 5 
Rpta. : "E"

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