TEOREMA DEL TRABAJO NETO Y LA ENERGÍA CINÉTICA EJERCICIOS RESUELTOS DE INGRESO UNIVERSIDAD
¿Qué dice el teorema del trabajo y la energía cinética?
El trabajo realizado por la fuerza resultante (trabajo neto o total) que actúa sobre un cuerpo durante cualquier parte de su movimiento es igual al cambio que experimenta la energía cinética del cuerpo durante esa parte de su movimiento.
«También se puede comprobar que: cuando un cuerpo dotado de cierta velocidad se frena, la fuerza que lo detiene realiza un trabajo negativo y el cuerpo que causa el frenado adquiere una energía igual a la que pierde el cuerpo en movimiento.
Entonces este último transmite su energía al cuerpo que lo ha frenado (realiza trabajo sobre el cuerpo que lo frena) por ello se establece que la energía cinética caracteriza la cantidad de trabajo que puede realizar un cuerpo en virtud a su movimiento mecánico».
TRABAJO DE LA FUERZA DE GRAVEDAD COMO CAMBIO DE LA ENERGÍA POTENCIAL
«El trabajo realizado por la fuerza de gravedad depende de la posición inicial y final , y no de la trayectoria seguida ni del tipo de movimiento que realiza el cuerpo sobre el cual se realiza el trabajo»
TRABAJO REALIZADO POR LA FUERZA ELÁSTICA COMO CAMBIO DE LA ENERGÍA POTENCIAL
«El trabajo realizado por la fuerza elástica depende de la posición inicial y final del punto de aplicación y no de la trayectoria seguida ni las leyes del movimiento de dicho punto»
EJERCICIO 1
Una piedra de 3,5kg, resbala sobre una superficie horizontal con una rapidez de 10 m/s. ¿Cuánto trabajo se requiere para poder detenerla?
A)–146 J
B)–147J
C)–187J
D)–175J
E)–170 J
EJERCICIO 2
Una fuerza resultante de 200N de magnitud actúa sobre una masa de 80kg. Si la masa parte del reposo, ¿cuáles son su energía cinética y su rapidez respectivamente, al haberse desplazado 5m?
A) 1000J; 5m/s
B) 2000J; 5m/s
C) 1000J; 25m/s
D) 4000J; 5m/s
E) 2000J; 10m/s
EJERCICIO 3
A una partícula que tiene una energía cinética inicial de 40 J en la posición x=0, se le aplica una fuerza resultante que varía según la figura. Sabiendo que su energía cinética es igual a 400J en la posición x=6m, la fuerza máxima, en N, aplicada a la partícula, es:
A) 150
B) 155
C) 130
D) 120
E) 85
RESOLUCIÓN :
Rpta. : "D"
EJERCICIO 4
Un proyectil de 100g ingresa horizontalmente a una pared con 100m/s y sale con 80m/s. La pared tiene un grosor de 50cm. Determine el módulo de la fuerza media de resistencia de la pared supuestamente constante al desplazamiento del proyectil (en N).
A) 420
B) 250
C) 360
D) 200
E) 160
EJERCICIO 5
Durante una obra civil, una esfera pesada de demolición impacta una pared con una rapidez de 20m/s, la atraviesa y sale con una rapidez de 10m/s. Si la pared tenía 30cm de espesor, ¿cuál fue el módulo de la fuerza media que ejerció la pared contra la esfera (en kN)? Dato: masa de la esfera 100kg
A) 25
B) 50
C) 150
D) 300
E) 5000
EJERCICIO 6
Las fuerzas de rozamiento cinético ejercidas por una superficie sobre otra, cuando las superficies se deslizan en contacto mutuo, disminuyen la energía mecánica total de un sistema e incrementan la energía térmica. Un objeto se desliza sobre una superficie horizontal con una rapidez inicial de 8m/s. Si el coeficiente de rozamiento entre el objeto y la superficie es 0,2, ¿qué distancia recorrerá hasta alcanzar el reposo?. (g = 10m/s2)
A) 12m
B) 16m
C) 24m
D) 8m
E) 32m
EJERCICIO 7
El trabajo realizado por fricción es tan importante en la vida diaria que los automóviles no se desplazarían o no podrían frenar sin ella. Por ejemplo, el conductor de un automóvil de 1000kg que se desplaza a 36m/s repentinamente aplica los frenos para evitar un accidente. Al aplicar los frenos, una fuerza de fricción constante de 8000N actúa sobre las llantas. ¿A qué distancia mínima debe aplicar los frenos para evitar el accidente?
A) 80m
B) 81m
C) 72m
D) 94m
E) 70m
EJERCICIO 8
Una partícula de masa m tiene una rapidez v en el punto A y una rapidez 1,5V en el punto B de su recorrido. Experimentalmente, se determinó que el trabajo total realizado sobre la partícula, cuando se movía de A a B, fue W. Estime el valor de v en términos de W y m. Un bloque de 2kg es lanzado horizontalmente desde un punto A con 8m/s en una superficie áspera de coeficiente de rozamiento µk= 0,2. Determinar el máximo alcance horizontal (en m). (g = 10m/s2)
A) 20
B) 16
C) 12
D) 10
E) 8
Relación entre el trabajo neto y la variación de la energía mecánica
La suma de trabajos de las fuerzas no conservativas que actúan sobre una partícula es igual a la variación de su energía mecánica.
Cuando un cuerpo resbala a través de una superficie áspera, las superficies en contacto debido a la fricción experimentan una elevación de sus temperaturas, disipándose calor al medio exterior; ésta cantidad de calor es numéricamente igual al trabajo realizado por la fuerza de fricción.
«El cambio en la energía mecánica de un cuerpo o sistema es numéricamente igual al trabajo desarrollado por aquellas fuerzas diferentes de la fuerza de gravedad y la fuerza elástica».
La energía cinética presenta un carácter relativo ya que depende del sistema de referencia desde el cual se analice el movimiento.
RELACIÓN ENTRE EL TRABAJO Y LA ENERGÍA MECÁNICA
“Cuando sobre un cuerpo o sistema existen fuerzas no conservativas que realizan trabajo mecánico su energía mecánica varía en una cantidad igual al trabajo total de las fuerzas que producen la variación de la energía”
RELACIÓN ENTRE EL TRABAJO NETO Y LA VARIACIÓN DE LA ENERGÍA CINÉTICA
