ALGUNOS PROBLEMITAS MÁS SOBRE TRABAJO - POTENCIA - ENERGÍA

Problema 1

1. Un jardinero empuja una máquina de cortar césped con una fuerza de 12 kgf. Si la barra forma un ángulo de 50º con el piso y el jardín mide 15 m de largo, calcula el trabajo realizado luego de 20 pasadas. Rta: 2314,035 kgm
2. Dos cuerpos, A y B, tienen la misma energía cinética. Si A marcha tres veces más rápido que B, ¿qué podrías decir al comparar sus masas?.
3. ¿Cuánto trabajo se realiza en la frenada de un vehículo cuya masa es 1000 kg si reduce su velocidad desde 90 km/h hasta 36 km/h?. Rta: -262500 J
4. Un cuerpo que pesa 60 N es elevado a 20 m de altura.             a) ¿Cuánto vale allí su energía mecánica?. b) Si cae libremente, ¿cuánto vale su energía cinética a 10 m de altura?. c) ¿Cuánto vale allí su energía mecánica?. d)¿Cuánto vale su energía cinética 5 m antes de llegar al suelo?. e) ¿Qué velocidad tiene en este punto?. f)¿Que velocidad tiene al llegar al suelo?. g) Teniendo en cuenta que al caer lo hace  en "caída libre", ¿cuanto tiempo tarda en llegar al suelo?, h) ¿Cuál es entonces la potencia desarrollada por el peso del cuerpo durante la caída? Rtas: a)1200 J  b) 600 J   c) 1200 J    d) 900 J   e) 17,15 m/s  f) 19,796 m/s   g) 2,02 seg    h) 594,059 W
5. Dos motores, A y B, realizan el mismo trabajo mecánico. El motor A lo realiza en la cuarta parte del tiempo que el motor B. ¿Qué podrías decir si comparas las potencias de cada uno de ellos?.

EJERCITACIÓN TRABAJO - POTENCIA - ENERGÍA

1. ¿Que trabajo realiza una hormiga que pesa 1 gramo, al subir 80 cm?. Expresar el trabajo en Joule, Ergios y Kgm.
2. ¿Que trabajo realiza una máquina que eleva una carga de 4,5 toneladas a una altura de 20 cm?
3. ¿Que trabajo se realiza al levantar una valija de 20 kgf a 60 cm de altura?.
4. Cuatro personas de 80 kgf de peso cada una, suben a un cerro de 200 metros de altura en un automóvil de 1200 kgf. Calcular el trabajo hecho por el motor y el recibido por cada persona.
5. Calcular el trabajo que se realiza al arrastrar el bloque de la figura con una fuerza de 6 kgf, una distancia de 12 m, si la fuerza forma un ángulo de 60º con la horizontal.
6. Una grúa levanta 4000 kgf en 2,5 segundos a 0,5 m de altura, y otra levanta 5000 kgf a 2 m de altura en 6 segundos. ¿Cuál tiene mayor potencia?.
7. ¿Cuánta energía en forma de trabajo consume un aparato eléctrico de 2000 watts de potencia en 200 horas de funcionamiento?.
8. Calcular la potencia de una máquina que eleva 20 ladrillos de 500 g cada uno a una altura de 2 m en 1 minuto.
9. Si se lleva un peso de 70 kgf a una altura de 10 m: a) ¿Que trabajo realiza?  b) ¿Que energía potencial adquiere el cuerpo?   ¿Con qué velocidad llegaría al suelo si se dejara caer?
10. Calcular la energía cinética que tiene un automóvil que desarrolla una velocidad de 80 km/h y pesa 1800 kgf.
11. Calcular la energía potencial que posee una maceta de 1,2 kgf de peso que se encuentra en un 4º piso. Suponga que la distancia entre pisos es de 3 m.
12. Un automóvil que pesa 1200 kgf tiene una velocidad de 60 km/h, y al llegar a una boca calle aminora a 51 km/h. Calcular cuánto se reduce la energía cinética.
13. Un trabajador de una construcción sube, con velocidad constante, un cuerpo de masa 20 kg hasta una altura de 3 m,empleando un tiemo de 10 s para efectuar la operación. a) ¿Cuál es el valor de la fuerza que el trabajador debe ejercer para que el cuerpo suba con velocidad contante?   b) ¿Cuál es el trabajo mecánico que el trabajador realiza en esta operación?
14. Imagine que el trabajador del ejemplo anterior levanta el mismo cuerpo hasta la misma altura pero usando una rampa cuya longitud es de 5 metros. Desprecie las fuerzas de fricción. a) Cuál es la fuerza que debe ejercer el trabajador para que el cuerpo suba por la rampa con velocidad constante?    b) En este caso, ¿cuál es el trabajo realizado por el operario para subir el cuerpo?
15. Un niño que se halla en la azotea de un edificio cuya altura es de 8 m, deja caer un cuerpo de 10 kg de masa.  a) ¿Cuál es la energía potencial gravitacional del cuerpo en lo alto del edificio?    b) ¿Cuál es la energía potencial gravitacional del cuerpo al pasar por el punto B, situado a una altura de 2m por arriba del suelo?    c) ¿Cuánto vale el trabajo realizado por el peso delcuerpo en el desplazamiento desde A hasta B? 

Problema 5

problema 13

problema 14

problema 15

ENERGÍA MECÁNICA = ENERGÍA CINÉTICA + ENERGÍA POTENCIAL

CAEl concepto físico de trabajo es muy distinto del concepto cotidiano que se tiene del mismo.
En física solo podemos afirmar que se produce un trabajo cuando una fuerza produce desplazamiento. Si hay desplazamiento, entonces, el trabajo produce una modificación de la energía cinética del cuerpo sobre el que se realiza el trabajo. La energía cinética es la energía del movimiento y depende de la masa del cuerpo y de la rapidez con la que se mueve

El trabajo de una fuerza es igual a la variación de la energía cinética del cuerpo sobre el que se la aplica.(teorema del trabajo y la energía)

Pero un cuerpo que se mantiene en reposo puede almacenar energía debido a su posición con respecto a algún objeto. A esta energía se la llama energía potencial porque en su estado almacenado tiene el potencial de efectuar trabajo. Cuando el marco de referencia es la superficie terrestre, la fuerza que actúa es el peso del cuerpo, y la energía potencial se llama gravitatoria. Esta varía según la altura a la que se encuentre el cuerpo y la masa del mismo.
El siguiente enlace nos lleva a un simulador que permite el cálculo de la energía potencial gravitatoria y el trabajo realizado por una masa a distintas alturas.
Energía Potencial Gravitatoria

Cuando un cuerpo cambia de posición (se desplaza), la energía potencial se va transformando (a lo largo de todo el recorrido) en energía cinética. Sin embargo, la suma de ambas energías es siempre la misma. Esta suma constante recibe el nombre de Energía Mecánica.

TRABAJO - POTENCIA - ENERGÍA

Siempre hay algo que permanece, aun en lo que cambia con el tiempo.
En la física existen algunas magnitudes que, en ciertas condiciones, mantienen su valor, se conservan, a pesar de las transformaciones. Cuando vale una ley de conservación, si la magnitud aumenta en un cuerpo, tiene que disminuir en otro, para que se mantenga el total.
Ya hemos sin dudas escuchado muchas veces que la energía no se crea ni se destruye, se transforma. Parece una frase repetida muchas veces, pero pocas analizada, sobre todo si tenemos en cuenta que al afirmar esto, deberíamos tener plena conciencia que la energía que existe en la actualidad en el universo es la misma desde la creación del mismo... hace millones de años. Pero al pensar en esto, surgen algunas contradicciones como... ¿por qué la crisis energética, si la energía es la misma?...
La ley de conservación de la energía es una de las mas importantes leyes de la física.
En el enlace que sigue, pueden encontrar una explicación simple de los concepto de Trabajo y Energía y deducción de fórmulas 

 

¿SE CAE LA LUNA? EL MOVIMIENTO COMPUESTO DE LOS SATÉLITES

Es posible considerar el movimiento orbital de los satélites como una composición o superposición de dos movimientos: Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU) que produce el "avance" del cuerpo y un Movimiento Uniformemente Variado producido por la acción de la fuerza gravitatoria, comúnmente conocido como Caída Libre. Como suma de ambos movimientos la luna se cae, pero al mismo tiempo avanza, por esta razón, nunca llega a tocar la superficie terrestre. Los científicos se basan en este principio para colocar en órbita a los satélites artificiales.
Los alumnos de 6º año del Instituto FASTA Santa Teresita del Niño Jesús de la localidad de Freyre, han investigado y plasmaron los conceptos abordados en los siguientes trabajos en Prezi


Satélites. Alumnos Pamela B., Eric M, Simón P., Lucía R


Satélites. Mauricio D. y Betiana G.


Satélites. Cristina L. Diana A., Franco C.


Satélites. Macarena L., Florencia M., Juliana P.


Física. Alexis R., Federico R., Emanuel C., Santiago Q.


Nasa. Andrés S., Franco P., Facundo R.

Un poco más de Isaac Newton

El siguiente video les puede aclarar un poco mas las leyes de Newton del movimiento y, quizás, puedan sacar algo para el Trabajo Práctico en Prezi que tienen que preparar

LEYES DEL MOVIMIENTO DE ISAAC NEWTON

ACTIVIDAD SUGERIDA 6º AÑO FÍSICA
El enlace que sigue es una presentación en Prezi sobre las Leyes del Movimiento de Isaac Newton.
Ingresen a la página para luego poder realizar las actividades relacionadas que se detallan a continuación.

http://prezi.com/l2b4p3cm2qvm/newton-leyes-del-movimiento/

1)       Enuncia las tres leyes de Newton del movimiento.

2)       ¿Qué es la masa de un cuerpo? ¿En que unidades se mide?

3)       ¿Qué diferencia existe entre masa y peso?

4)       Establece las tres posibles relaciones entre fuerza, masa y aceleración, según la Segunda ley de Newton

5)       Si un cuerpo se está moviendo, ¿qué movimiento tiende a desarrollar en virtud de su inercia?

6)       Suponte que alguien arroja una bola de goma y otra de fierro (de igual tamaño) ejerciendo sobre ambas el mismo esfuerzo muscular.

a)       Cuál de las dos adquirirá mayor aceleración?

b)       Entonces, ¿cuál posee mayor inercia?

c)       Así pues, ¿Cuál tiene una mayor masa?

7)       ¿Qué debe hacerse para que la velocidad de un cuerpo aumente, disminuya o cambie de dirección?

8)       Un cuerpo atado a una cuerda describe un movimiento circular sobre una mesa lisa cuando de repente la cuerda se rompe.

a)       traza la trayectoria que el cuerpo describirá sobre la mesa.

b)       Que propiedad del cuerpo hace que siga esa trayectoria?

9)       Sobre un bloque colocado en una mesa lisa, actúan las fuerzas mostradas en la figura.

a)       ¿Cuál es el valor de la resultante de tales fuerzas?

b)       ¿El bloque está en equilibrio?

c)       ¿El cuerpo puede estar en movimiento? ¿De que tipo?

10)   ¿Qué significa decir que un objeto en movimiento tiene inercia?. Describe un ejemplo.

11)   Imagínate un automóvil desplazándose en una carretera horizontal, con movimiento rectilínea uniforme. El motor proporciona al auto una fuerza F = 1500 N

a)       ¿Cuál es el valor de la resultante de las fuerzas que actúan sobre el automóvil?

b)       ¿Cuál es el valor total de las fuerzas de retardación que tienden a actuar en sentido contrario al movimiento del auto?

12)   ¿Es la inercia la “razón” de que los objetos en movimiento se mantengan en movimiento, o es el “nombre” que se le da a esta propiedad?.

13)   Un bloque, por acción de una fuerza resultante de 23 kgf, adquiere una aceleración de 400 cn/s². Calcular en kg la masa del bloque.

14)   Una bola de boliche en reposo está en equilibrio. ¿Está también en equilibrio cuando se mueve con una rapidez constante en trayectoria rectilínea?.

15)   Un pequeño patea una piedra, ejerciendo sobre ella una fuerza de 5 kgf.

a)       ¿Cuánto vale la reacción de esa fuerza?

b)       ¿Cuál cuerpo ejerce esta reacción?

c)       ¿Dónde se aplica tal reacción?

16)   Un automóvil se desplaza en línea recta con velocidad de 10 m/s. el conductor pisa el acelerador durante un tiempo de 2 seg y la velocidad cambia a 15 m/s.

a)       Cuál es el valor de la aceleración que se imprime al auto?

b)       ¿Qué otro dato necesitarías conocer para determinar el valor de la resultante de las fuerzas que actuaban sobre el auto?

17)   ¿Cuál es la condición para decir si un cuerpo está o no en equilibrio?.

18)   Observa la figura y responde:

a)       ¿Qué cuerpo ejerce la fuerza P sobre el bloque?

b)       ¿Cuál ejerce la fuerza N sobre la mesa?

c)       La fuerza N es la reacción de la fuerza P, o sea, ¿N y P constituyen un sistema de acción y reacción?

d)       Y N y N’, ¿son un sistema de acción y reacción?

19)   Una bola rueda cruzando una mesa de billar, y se detiene lentamente. ¿cómo interpretaría Newton esta observación?

20)   Un bloque cuya masa es de 2 kg, posee una aceleración de 4,5 m/s². calcula el valor de la resultante de las fuerzas que actúan en el cuerpo.

21)   En términos de la primera ley de inercia, ¿cómo puede ayudar la cabecera del asiento en un auto a proteger la nuca en un choque por atrás?.

22)   Supone que el valor de tu peso es de 720 N. Como sabes, este peso es una fuerza que actúa sobre ti con dirección vertical y dirigida hacia abajo.

a)       ¿Cuál es el cuerpo que ejerce esta fuerza sobre ti?

b)       ¿Dónde está aplicada la reacción a tu cuerpo, y cuál es su valor, dirección y sentido?

23)   Cada vértebra de la serie que forma tu columna dorsal está separada por discos de tejido elástico. ¿Qué sucede entonces cuando saltas desde un lugar elevado y caes de pié?. ¿Puedes imaginar alguna causa de que seas un poco más alto por la mañana que la noche anterior?

24)   Es un hecho conocido que la tierra ejerce una fuerza de atracción sobre la Luna. Por la tercera Ley de Newton podemos concluir que la Luna también atrae a la Tierra. La figura de este ejercicio se encontró en un libro de física, en ella se muestran estas fuerzas de interacción entre la Tierra y la Luna. Hay un error grave en este dibujo. Dí cuál es.

25)   Empuja un carrito y se moverá. Cuando dejas de empujarlo, se detiene. ¿Viola esto la ley de inercia de Newton? Defiende tu respuesta.