UNIVERSIDAD SAN FRANCISCO DE QUITOFISICA GENERAL I

Deber No. 6Trabajo, Potencia y Energıa

Seccion 1Fısica para Ciencias e Ingenierıa, Giancoli, Volumen I: Pag 177

Trabajo, fuerza constante

1. Ejercicios 8

2. Ejercicios 10

3. Ejercicios 12

4. Ejercicios 13

5. Ejercicios 15

Trabajo, fuerza variable

1. Ejercicios 37

2. Ejercicios 39

3. Ejercicios 40

4. Ejercicios 45

5. Ejercicios 47

Energıa cinetica y principio del trabajo y la energıa

1. Ejercicios 58

2. Ejercicios 59

3. Ejercicios 62

4. Ejercicios 67

Seccion 2

1. Fısica para Ciencias e Ingenierıas (Sexta Edicion), R.A Serway-J.W.Jewett, Volumen I, Pag 211,Ej 20Una pequena partıcula de masa m es jalada hasta el tope de un medio cilindro deradio R sin friccion por una cuerda que pasa por la parte de arriba del cilindro,como se ilustra en la figura 1.

(a) Si la partıcula se mueve a rapidez constante, muestre que F = mg cos θ.(Nota:Sila partıcula se mueve a velocidad constante, la componente de su acelera-cion tangente al cilindro debe ser cero en todo momento)

(b) Al integrar directamente ~W =∫~F .d~r, encuentre el trabajo hecho al mover

la partıcula a rapidez constante del fondo al tope del medio cilindro.

Fısica General ITrabajo, Potencia y Energıa 2

Figura 1: Masa pequena jalada a lo largo de un medio cilindro sin friccion.

2. Fısica Universitaria (Undecima Edicion),F.W. Searz- M.W. Zemansky-H.D. Young-R.A. Freedman, Volumen 1, Pag 233, Ej 6.15Una masa m baja deslizandose por un plano inclinado liso que forma un anguloα con la horizontal, desde una altura vertical inicial h.

(a) El trabajo efectuado por una fuerza es la sumatoria del trabajo efectuadopor las componentes de la fuerza. Considere las componentes de la gravedadparalela y perpendicular al plano. Calcule el trabajo efectuado sobre la masapor cada componente y use estos resultados para demostrar que el trabajoefectuado por la gravedad es exactamente el mismo que efectuarıa si lamasa cayera verticalmente por el aire desde una altura h.

(b) Use el teorema de trabajo energıa para demostrar que la rapidez de la masaen la base del plano inclinado es la misma que tendrıa si se hubiera dejadocaer desde la altura h, sea cual sea el angulo α del plano. Explique comoesta rapidez puede ser independiente del angulo del plano.

(c) Use los resultados de la parte b. para obtener la rapidez de una piedra quebaja deslizandose por una colina helada sin friccion, partiendo del reposo15.0m arriba del pie de la colina.

3. Fısica Universitaria (Undecima Edicion),F.W. Searz- M.W. Zemansky-H.D. Young-R.A. Freedman, Volumen 1, Pag 234, Ej 6.27Un auto viaja por un camino horizontal con rapidez v0 en el instante en que losfrenos se amarran, de modo que las llantas se deslizan en lugar de rodar.

(a) Use el teorema de trabajo energıa para calcular la distancia mınima en quepuede detenerse el auto en terminos de v0, g y el coeficiente de friccioncinetica µk entre las llantas y el camino.

(b) El auto se detiene en 91.2m si v0 = 80.0km/h. ¿En que distancia se detienesi v0 = 60.0km/h? Suponga que el valor de µk no varıa.

4. Fısica (Primera Edicion), M. Alonso-E.J. Finn, Capıtulo 9, Pag 155,Ej 9.6Un coche electrico pesa 1000N y se mueve en una trayectoria horizontal. Alcanzauna velocidad maxima de 25m/s cuando el motor desarrolla su maxima potencia,42kW. Calcule la velocidad maxima del coche cuando sube por una colina cuyapendiente es del 5 % (Nota: Una pendiente del 1 % corresponde a un angulo αtal que tanα = 0.01.

5. Fısica para la Ciencia y la Tecnologıa (Quinta Edicion), P.A. Tipler-G. Mosca, Volumen I, Pag 165, Ej 51Un pequeno ascensor de un restaurante funciona mediante una polea que esta co-nectada a un motor, tal como se muestra en la figura 2. El motor sube y bajala caja de 35 kg a una velocidad de 35 m/s sin acelerarla, excepto un breve ins-tante de tiempo durante la puesta en marcha del motor. Calcular la potencia de

Fısica General ITrabajo, Potencia y Energıa 3

entrada del motor si su potencia de salida es el 27 por ciento de su potencia deentrada. Supongamos que las poleas funcionan sin rozamiento.

Figura 2: Motor con caja descrito en el problema 6.