Ejercicios complementarios del tema TRABAJO, ENERGÍA Y POTENCIA
- Un motor de \( 0.25 hp \) se usa para levantar una carga con una rapidez de \( 5.0 cm/s \). ¿Cuál es la máxima carga que puede levantar con esta rapidez constante?
- Repita el problema 20 del módulo anterior si los datos se aplican a un automóvil que sube por un plano inclinado \( 20º \).
- Para descargar granos de la bodega de un barco se emplea un elevador que levanta el grano a una distancia de \( 12 m \). La descarga del grano se realiza por la parte superior del elevador a razón de \( 2.0 kg \) cada segundo y la rapidez de descarga de cada partícula de grano es de \( 3.0 m/s \). Encuentre la potencia mínima (en hp) del motor que puede elevar los granos de este modo.
- Una fuerza de \( 3.0 N \) actúa a lo largo de una distancia de \( 12 m \) en dirección de la fuerza. Encuentre el trabajo realizado.
- Un objeto de \( 4.0 kg \) se eleva \( 1.5 m \). a) ¿Cuánto trabajo se efectúa contra la gravedad de la Tierra? b) Repita el cálculo si el objeto se baja en vez de elevarse.
- Una losa de mármol uniforme rectangular tiene \( 3.4 m \) de largo, \( 2.0 m \) de ancho y una masa de \( 180 kg \). Si originalmente está tendida en el suelo plano, ¿cuánto trabajo se necesita para ponerla vertical?
- ¿Qué tan grande es la fuerza requerida para acelerar un automóvil de \( 1 300 kg \) desde el reposo hasta una rapidez de \( 20 m/s \) en una distancia horizontal de \( 80 m \)?
- Un automóvil de \( 1 200 kg \) que viaja a \( 30 m/s \) aplica los frenos y derrapa antes de detenerse. Si la fuerza de fricción entre el deslizamiento de las llantas y el pavimento es de \( 6 000 N \), ¿qué distancia recorrerá el coche antes de alcanzar el reposo?
- Un protón \( (m=1.67 \times 10^{-27} kg) \) con una rapidez de \( 5.0 \times 10^6 m/s \) pasa a través de una película metálica con un espesor de \( 0.010 mm \) y emerge con una rapidez de \( 2.0 \times 10^6 m/s \). ¿De qué magnitud es la fuerza promedio que se opone al movimiento a través de la película?
- Se empuja lentamente un automóvil de \( 200 kg \) hacia arriba de una pendiente. ¿Cuánto trabajo desarrollará la fuerza que hace que el objeto ascienda la pendiente hasta una plataforma situada a \( 1.5 m \) arriba del punto de partida? Desprecie la fricción.
- Repita el problema anterior si la distancia a lo largo de la pendiente hasta la plataforma es de \( 7.0 m \) y una fuerza de fricción de \( 150 N \) se opone al movimiento.
- Un vagón de carga de \( 50 000 kg \) se empuja una distancia de \( 800 m \) hacia arriba sobre una inclinación de \( 1.20% \), con rapidez constante. a) Encuentre el trabajo que realiza contra la gravedad el empuje de la barra de tracción. b) Si la fuerza de fricción que retarda el movimiento es de \( 1 500 N \), determine el trabajo total efectuado.
- Una mujer de \( 60 kg \) sube un tramo de escalera que une dos niveles separados \( 3.0 m \). a) ¿Cuánto trabajo de levantamiento realiza la mujer? b) ¿Cuánto cambia la \( EP_G \) de la mujer?
- Una bomba de agua sube el líquido desde un lago hasta un gran tanque colocado \( 20 m \) arriba del nivel del lago. ¿Cuánto trabajo contra la gravedad efectuará la bomba para transferir \( 5.0 m^3 \) de agua al tanque? Un metro cúbico de agua tiene una masa de 1 000 kg.
- Justo antes de chocar con el piso, una masa de \( 2.00 kg \) tiene \( 400 J \) de \( EC \). Si se desprecia la fricción, ¿de qué altura se dejó caer dicha masa?
- Una pelota de \( 0.50 kg \) cae frente a una ventana que tiene \( 1.50 m \) de longitud vertical. a) ¿Cuánto aumenta la \( EC \) de la pelota cuando alcanza el borde inferior de la ventana? b) Si su rapidez era de \( 3.0 m/s \) en la parte superior de la ventana, ¿cuál será la rapidez al pasar por la parte inferior?
- Al nivel del mar las moléculas de nitrógeno en el aire tienen una \( EC \) traslacional promedio de \( 6.2 \times 10^{-21}J \). Su masa es de \( 4.7 \times 10^{-26} kg \). a) Si una molécula pudiera moverse verticalmente hacia arriba sin chocar contra otras moléculas de aire, ¿a qué altura podría llegar? b) ¿Cuál es la rapidez inicial de la molécula hacia arriba?
- El coeficiente de fricción de deslizamiento entre un coche de \( 900 kg \) y el pavimento es de \( 0.80 \). Si el automóvil se mueve a \( 25 m/s \) a lo largo del pavimento plano cuando comienza a derrapar para detenerse, ¿qué distancia recorrerá antes de detenerse?
- Considere el péndulo simple que se muestra en la figura 6-7. a) Si se suelta desde el punto A, ¿cuál será la rapidez de la pelota cuando pase a través del punto C? b) ¿Cuál será su rapidez en el punto B?
- Un automóvil de \( 1 200 kg \) se mueve por gravedad desde el reposo bajando por una carretera de \( 15 m \) de largo que está inclinada \( 20º \) con la horizontal. ¿Qué rapidez tiene el automóvil al final del camino si a) la fricción es despreciable y b) cuando se opone al movimiento una fuerza de fricción de \( 3 000 N \)?