Ejercicios de Física

Calcula el trabajo y la potencia desarrollados por cada una de las fuerzas que actúan sobre una caja de refrescos de 8,0 kg, que se arrastra a velocidad constante una distancia de 5,0 m en 15 s, sobre un suelo con coeficiente de rozamiento de 0,40, en el caso de que apliquemos la fuerza: a. horizontalmente; b. formando un ángulo de 50° con el suelo.

• Trabajo: 120 J, Potencia: 8 W (ángulo de 50°)
• Trabajo: 80 J, Potencia: 5.33 W (horizontal)
• Trabajo: 156.96 J, Potencia: 10.464 W (horizontal); Trabajo y Potencia dependen del cálculo de la nueva fuerza de fricción para el ángulo de 50°.
• Trabajo: 200 J, Potencia: 13.33 W (horizontal)

Answer explanation

Para calcular el trabajo, se usa W = F * d. La fuerza de rozamiento es F_r = μ * m * g. Para la fuerza horizontal, W = F_r * d. Para el ángulo, se considera la componente horizontal. La potencia se calcula como P = W/t.

La misma caja anterior se arrastra hacia arriba por una rampa de parking de 45° de inclinación, aplicando una fuerza paralela al plano. ¿Qué trabajo realiza cada fuerza si la caja es desplazada a velocidad constante 4,0 m en 12 s y m = 0,45? ¿Qué potencia desarrolla cada una de las fuerzas?

• Trabajo realizado por la fuerza: 5.00 J; Potencia desarrollada: 0.42 W
• Trabajo realizado por la fuerza: 17.64 J; Potencia desarrollada: 1.47 W
• Trabajo realizado por la fuerza: 25.00 J; Potencia desarrollada: 2.08 W
• Trabajo realizado por la fuerza: 10.00 J; Potencia desarrollada: 0.83 W

Answer explanation

El trabajo realizado por la fuerza es igual al peso de la caja multiplicado por la distancia y el seno del ángulo. La potencia se calcula dividiendo el trabajo entre el tiempo. Con m=0.45 kg, se obtiene el trabajo y potencia para cada fuerza.

Halla el valor del trabajo efectuado por la fuerza centrípeta sobre un cuerpo de masa m que describe una trayectoria circular de radio r y velocidad angular ω.

• m * r * ω
• 0.5 * m * r^2 * ω
• m * r * ω^2
• 0

Answer explanation

La fuerza centrípeta no realiza trabajo sobre el cuerpo, ya que siempre actúa perpendicular a la dirección del movimiento. Por lo tanto, el trabajo efectuado es cero.

Un jugador de baloncesto ha saltado para hacer un tapón. ¿Qué fuerza le ha impulsado hacia arriba? ¿Qué trabajo ha realizado esta fuerza? ¿De dónde ha salido la energía necesaria para elevarse del suelo?

• La fuerza muscular de las piernas impulsa al jugador hacia arriba.
• La fuerza del viento lo impulsa hacia arriba.
• La energía cinética del balón lo eleva.
• La fuerza de gravedad lo empuja hacia arriba.

Answer explanation

La fuerza que impulsa al jugador hacia arriba es la fuerza muscular de sus piernas. Esta fuerza realiza trabajo al elevar su cuerpo contra la gravedad. La energía necesaria proviene de la energía química almacenada en sus músculos.

Una máquina de afilar tiene una rueda de 25 cm de diámetro que gira a 90 rev-min-1. Halla la potencia que desarrolla si el afilador aprieta el cuchillo contra la rueda con una fuerza de 12 N y el coeficiente de rozamiento entre el cuchillo y la rueda es de 0,35.

• 25.00 W
• 10.25 W
• 5.75 W
• 16.52 W

Answer explanation

La potencia se calcula como P = F * v, donde v es la velocidad tangencial. Primero, calculamos v = (π * d * n) / 60. Con d = 0.25 m y n = 90 rev/min, obtenemos v. Luego, P = 12 N * v. La potencia resultante es la respuesta.

Calcula la energía cinética de un auto de juguete de 145 g que se desplaza a 12,0 cm · s-1.

• 0.001 J
• 0.0005 J
• 0.0001044 J
• 0.0002 J

Answer explanation

La energía cinética (EC) se calcula con la fórmula EC = 1/2 mv². Primero, convertimos 145 g a kg (0.145 kg) y 12.0 cm/s a m/s (0.12 m/s). Luego, EC = 1/2 * 0.145 * (0.12)² = 0.00104 J.

Explica con tus propias palabras el teorema de las fuerzas vivas.

Answer explanation

El teorema de las fuerzas vivas establece que la energía cinética de un sistema se conserva en un choque, considerando las fuerzas internas y externas. Esto implica que la suma de las energías antes y después del choque es constante.

Un padre tiene el doble de masa que su hijo y corre a dos tercios del valor de la velocidad de su hijo. ¿En qué relación están sus energías cinéticas?

• 8/9
• 1/2
• 3/4
• 5/6

Answer explanation

La energía cinética (EC) se calcula como EC = 1/2 mv². Si el padre tiene masa 2m y velocidad (2/3)v, su EC es 1/2 (2m)((2/3)v)² = 2/9 mv². El hijo tiene EC = 1/2 m v². La relación es EC padre : EC hijo = 2/9 : 1/2 = 4/9.

Un ciclista de 60 kg acelera desde el reposo hasta alcanzar una velocidad de 9,0 m · s-1. Sin considerar el rozamiento, halla la energía proporcionada por sus músculos y el tiempo en alcanzar dicha velocidad si ha desarrollado una potencia media de 400 W.

• Energía: 2430 J, Tiempo: 6.075 s
• Energía: 1800 J, Tiempo: 5.0 s
• Energía: 3000 J, Tiempo: 8.0 s
• Energía: 2000 J, Tiempo: 7.5 s

Answer explanation

La energía proporcionada es E = 1/2 mv² = 2430 J. El tiempo se calcula como P = E/t, por lo que t = E/P = 2430 J / 400 W = 6.075 s. Así, la energía es 2430 J y el tiempo es aproximadamente 6.08 s.

• 120 km/h
• 110 km/h
• 100 km/h
• 90 km/h

Answer explanation

El auto de 950 kg que circula a 80 km/h está en movimiento. Si acelera, su velocidad aumentará, lo que implica que se está aplicando una fuerza neta sobre él, de acuerdo con la segunda ley de Newton.