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TRABAJO Y POTENCIA

TRABAJO.- Es el producto de una fuerza aplicada sobre un cuerpo y del desplazamiento del cuerpo en la direccin de esta fuerza. En la naturaleza no todas las fuerzas hacen trabajo; para que una fuerza efecte trabajo el cuerpo sobre el cual acta debe experimentar desplazamiento.

El trabajo por ser una magnitud escalar tiene la posibilidad de ser positivo o negativo; as toda la fuerza que ayuda al desplazamiento realiza trabajo positivo (trabajo motriz) y aquellas que se oponen al desplazamiento como la fuerza de rozamiento realiza trabajo negativo (trabajo resistente). Adems si la fuerza es perpendicular a la direccin del desplazamiento, como por ejemplo la fuerza de reaccin (normal) y la fuerza centrpeta, estas no realizan trabajo. Donde: F: Fuerza que realiza trabajo d: Desplazamiento del punto de aplicacin de la fuerza. : ngulo comprendido entre F y d. TRABAJO REALIZADO POR FUERZAS CONSTANTES.- Si una fuerza mantiene siempre la misma magnitud y direccin, se dice que es constante. TRABAJO NULO.- Para que el trabajo sea nulo se tiene tres causas: a) Cuando F=0, el cuerpo se mueve debido a su inercia. b) Cuando d=0, el cuerpo puede recibir fuerza pero no se mueve. c) Cuando Cos=0, es decir =90, en este caso la fuerza acta perpendicularmente a la direccin del movimiento.

UNIDADES S.I. : Joule (J)= Newton (N) x metro (m) C.G.S. : Ergio = Dinas x cm F.P.S.: Poundal x pie. Mtrico : Kp.m. Cegesimal : grp.cm. Ingles : Lbf.pie.

EQUIVALENCIAS 1 J = 107 ergios 1 Kp.m = 9.8 J 1 J = 0,102 Kp.m 1 Lbf.pie = 1,356 Joule 1 Lbf.pie = 32,2 Poundal.pie 1 J = 0,7376 Lbf.pie POTENCIA.- La Potencia nos indica la rapidez con que se realiza el trabajo, es decir mide el trabajo realizado en cada unidad de tiempo. Donde: W: trabajo t: tiempo P: Potencia As mismo la potencia, es calculada al suponer que sobre un cuerpo acta una fuerza F en el mismo sentido que su velocidad v. Donde: F: Fuerza v: velocidad P = Potencia

UNIDADES S.I. : Joule/s. = Vatio (Watt =W) C.G.S. : Ergio/s. F.P.S.: (Poundal x pie)/s. Mtrico : Kp.m/s. Cegesimal : grp.cm/s. Ingles : Lbf.pie/s.

EQUIVALENCIAS 1 Kilowatts = 1000 W = 102 Kp.m/s

UNIDADES NO SISTEMATIZADAS Estas unidades no pertenecen a ninguno de los sistemas de unidades: a) EL CABALLO DE VAPOR (C.V.).- La mquina

de vapor inventada por James Watt, se utiliz por primera vez en las minas de carbn donde se le utilizo para extraer el agua de ellas. Este trabajo lo realizaban antes los caballos y como esta mquina sustitua a cierto nmero de ellos se defini esta unidad de potencia.

1 C.V. = 7,5 Kg.m/s = 735 W. b) EL CABALLO DE FUERZA (H.P.).- Esta

unidad tiene un origen similar a la anterior; pero es de procedencia inglesa cuyas iniciales significan: HORSE POWER. 1 H.P. = 7,6 Kg.m/s = 746 W = 550 Lb. Pie/s

EFICIENCIA ()

El trabajo til o la potencia que sale de una mquina nunca es igual a la de entrada. Estas diferencias se deben en parte a la friccin, al enfriamiento, al desgaste, etc. La eficiencia nos expresa la razn entre lo til y lo suministrado a una mquina.

100)min(

)(x

istradosuP

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CEPREMAX Preparacin de primer nivel!!!

INSTITUTO SUPERIOR TECNOLGICO MAX PLANCK

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wP .==



2 Lic. Fredy Franklin TOLEDO GUERREROS CEPREMAX - 2014

1. Hallar el trabajo efectuado por F F = 20N

a) 160 J b) 120 J c) 80 J d) 140 J e) 100 J

2. Halle el trabajo de la fuerza F

F = 60N = 37

a) 160J b) 120J c) 80J d) 140J e) 100J

3. En la figura mostrada. Qu trabajo realiza

Beto para subir el paquete de 8 kg hasta una altura de 5m con velocidad constante?

( g = 10 m/s2 ) a) 130 J

b) 240 J

c) 400 J

d) 280 J

e) 540 J 4. Calcular el trabajo de la fuerza F el cuerpo

se desplaza 3m en la misma direccin de la fuerza F.

R = 5N F = 20N

a) 10J b) 120 c) 80 d) 60 e) 70

5. Calcular el trabajo de la fuerza F, el cuerpo

se desplaza 5m en la direccin de la fuerza R

F = 10N R

a) 60 J b) -120 c) 50 d) 40 e) -50

6. Calcular el trabajo total o trabajo neto, el cuerpo se desplaza una distancia de 4m

10N 30N

a) 80 J b) 40 c) 60 d) 48 e) 90

7. Si el bloque es arrastrado con la aceleracin

que se muestra, una distancia de 5m, hallar el trabajo que realiza F sabiendo que el rozamiento vale 2N.

a = 6 m/s2 F

a) 125 J b) -140 c) 100 d) 170 e) -150

8. Si el bloque es arrastrado con la aceleracin

que se muestra, hallar el trabajo que realiza F sabiendo que el rozamiento vale 14N

a = 2 m/s2 F 12m a) -225 J b) -240 c) 190

d) 240 e) -250 9. Halle el trabajo realizado por F si el bloque

de 2kg es llevado con aceleracin 5 m/s2, sobre el plano rugoso.

= 1/2 F 4m

a) -25 J b) -40 c) 90 d) 40 e) 80

10. El bloque de 5kg realiza un movimiento acelerado cuyo valor es 2 m/s2. Calcular el trabajo realizado por la fuerza de friccin que acta sobre el bloque, desde A hasta B

(g = 10 m/s2)

a) 114 J b) -80 c) 150 d) -140 e) -90

3kg

3kg

2kg

F

8m

F

A

B

8m

30

F = 10N




11. Un bloque de 10kg es elevado partiendo del reposo con aceleracin de 2 m/s2 durante 2s. Determine el trabajo del peso para dicho tiempo. (g=10 m/s2)

a) -250 J b) 300 c) -390 d) -400 e) 380

12. Un bloque de 18kg es sometido a la accin de dos fuerzas, donde F1 = 100N y F2 = 80N. Determine el trabajo que desarrolla F2 para un recorrido d sabiendo que F1 realiza un trabajo de +800J, en tal recorrido.

F2 F1 60 37

a) 390 J b) -440 c) -401 d) 140 e) 400

13. El bloque mostrado se desplaza con velocidad constante, mediante una fuerza F desde A hacia B, hallar el trabajo en joules que realiza el rozamiento, si F = 20N AB = 10m F A B a) -200 b) -90 c) 150 d) -240 e) -190

14. En el caso mostrado el bloque se desplaza con velocidad constante desde A hacia B Hallar el trabajo que realiza F = 50N AB = 10m F 37 A B

a) 500 b) 400 c) 300 d) 450 e) 525

15. Calcular el trabajo total o trabajo neto, el cuerpo se desplaza una distancia de 4m

10N 30N

a) 50 J b) 40 c) 80 d) 120 e) 300

16. Si el bloque es llevado a velocidad constante, hallar el trabajo que realiza el rozamiento al desplazarlo 12m

v F = 15N

a) 120 b) -160 c) 320 d) -180 e) -325

17. Halle el trabajo realizado por F si el bloque de 4kg es llevado con aceleracin 10 m/s2, sobre el plano rugoso.

= 1/4 F

8m a) -95 J b) -400 c) 90 d) 440 e) 400

18. Si el bloque es llevado gracias a la fuerza F = 50N durante 5s. Hallar la potencia desarrollada por F.

F d = 4m

a) 40watts b) 20 c) 30 d) 10 e) 50

19. Si : F = 50N y lleva al bloque una distancia

de 10m, hallar la potencia desarrollada por F. Considere el tiempo de 2s.

F 37

a) 100watts b) 200 c) 300 d) 150 e) 50

20. Un vendedor ambulante aplica una fuerza de 100N para empujar un carrito, una distancia de 60m. Hallar la potencia desarrollada al cabo de 1minuto que dur el recorrido.

a) 50watts b) 40 c) 100 d) 80 e) 60 21. Cul es la potencia de un motor que eleva

100litros de agua por minuto a una altura de 6m? (g = 9,8m/s2 )

a) 58watts b) 20 c) 30 d) 98 e) 78

22. Una gra es capaz de levantar una masa de 100kg a una altura de 15m en 5s. Qu potencia expresada en watts suministra la mquina? (g = 9,8m/s2 ) UNMSM

a) 5400 b) 2080 c) 3000 d) 1980 e) 2940

4kg




23. Una persona de 60kg sube 20m por las escaleras de un edificio en 4min. Qu potencia en watts desarroll? (g = 10m/s2 )

a) 42 b) 150 c) 30 d) 50 e) 180

24. Encuentra la potencia (en Kw) de una gra

sabiendo que eleva 60 sacos de harina de 100kg cada uno hasta una plataforma ubicada a 3m de altura en 1 minuto (g = 10m/s2 )

a) 9 b) 3 c) 4 d) 5 e) 7

25. El bloque es lanzado sobre la superficie

rugosa avanzando 12m en 4s. Si el rozamiento que le afecta fue de 20N, hallar la potencia desarrollada por dicho rozamiento.

d = 12m

a) 48watts b) -45 c) -60 d) 40 e) 38

26. El bloque mostrado avanza a la velocidad de

2m/s gracias a la fuerza F = 200N. Hallar la potencia de F.

v = 2m/s

a) 390watts b) 450 c) 380 d) 400 e) 360

27. El bloque mostrado avanza a velocidad

constante V = 5m/s , por medio de F = 30N. Cul es la potencia que desarrolla el rozamiento?

v = 5m/s

a) 420watts b) 130 c) 300 d) -450 e) -150

28. Un motor consume una potencia de 1,2kW y

es capaz de elevar cargas de 108 N de peso a 10m/s. Cul es la eficiencia del motor?

a) 90% b) 50 c) 30 d) 50 e) 80

29. Una mquina absorve 48 watts de potencia y realiza un trabajo de 160J en 5s.

Cul es la eficiencia de esta mquina? a) 4/5 b)2/3 c)3/4 d) 5/8 e) 8/9

30. En el problema anterior, Cul es la potencia

que pierde la mquina? a) 12watts b) 15 c) 16 d) 19 e) 18

31. La gra mostrada absorve una potencia de

2000watts, y est levantando el bloque de 100N a la velocidad de 5m/s. Entonces su eficiencia es :

a) 1/7 b) 1/5 c) 1/6 d) 1/4 e) 1/18

32. Si el bloque es llevado gracias a la fuerza

F = 100N durante 10s. Hallar la potencia desarrollada por F.

F d = 8m

a) 80watts b) 70 c) 60 d) 50 e) 30

33. Un vendedor ambulante aplica una fuerza de

200N para empujar un carrito, una distancia de 120m.Hallar la potencia desarrollada al cabo de 2minuto que dur el recorrido. a)150watts b)140 c)200 d)280 e)260

34. Cul es la potencia de un motor que eleva 100litros de agua por minuto a una altura de 12m? (g = 10m/s2 ) a) 180watts b) 320 c) 230 d) 200 e) 218

35. Una persona de 70kg sube 30m por las

escaleras de un edificio en 5min. Qu potencia en watts desarroll? (g = 10m/s2 ) a) 52 b) 70 c) 38 d) 60 e) 80

AUTOR: Lic. Fredy Franklin TOLEDO GUERREROS

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