Question

1.- Un niño arroja un libro que tiene un peso de 0.5 kg a través de una ventana con una rapidez de 3 m/seg., ¿cuánta energía cinética adquiere el libro?
2.- En una estación de servicio, una camioneta es levantada a una altura de 3m, si la camioneta tiene una masa de 3 toneladas, ¿cuál es su energía potencial a esa altura?
3.- ¿Cuánta potencia se necesita para elevar una caja de refrescos que pesa 100 N a una altura de 20 m en 50 seg.?
4.- Si se quiere que una mochila cuya masa es de 4 kg se eleve hasta una altura de 10 m, ¿Cuál es la velocidad que debe imprimirse al inicio del movimiento a esa mochila? ¿ Cuál es la energía total que tiene la mochila en todo momento?
5.- Como observas, el baúl de la siguiente figura es arrastrado a una distancia horizontal de 40 m, mediante una cuerda que forma un ángulo θ con el piso. Si la cuerda tiene una tensión de 100 N, ¿cuál es el trabajo realizado si el ángulo es de 45o? ¿Cuál es el trabajo si el ángulo es de 0o? Explica la diferencia

Answer 1

RESOLUCIÓN.

1)     La ecuación de la energía cinética es:

Ec = m*V^2/2

Dónde:

Ec es la energía cinética (J).
m es la masa (kg).
V es la velocidad (m/s).

Aplicando la ecuación se tiene que:

Ec = 0,5*(3)^2/2 = 2,25 J

2)     La ecuación de la energía potencial es:

Ep = m*g*h

Dónde:

Ep es la energía potencial (J).
m es la masa (kg).
g es la aceleración de la gravedad (9,8 m/s^2).
h es la altura (m).

Aplicando la ecuación:

Ep = 3000 * 9,8 * 3 = 88200 J

3)     La ecuación de la potencia es:

P = F * V

Dónde:

P es la potencia (J/s).
F es la fuerza aplicada (N).
V es la velocidad (m/s).

Consiguiento la velocidad:

V = 20/50 = 0,4 m/s

Aplicando la ecuación de la potencia:

P = 100 * 0,4 = 40 J/s

4)     Se deben aplicar las ecuaciones del movimiento rectilíneo uniformemente variado para movimiento vertical:


Yf = Yo + Vo*t - g*t^2/2

Vf = Vo - g*t

Con Vf = 0 m/s y Yo = 0 m

Aplicando la ecuación de la Vf se tiene que:

0 = Vo - 9,8*t
Vo = 9,8*t

10 = 0 + Vo*t - 4,9*t^2

Sustituyendo Vo en la segunda ecuación se tiene que:

10 = 9,8*t^2 - 4,9*t^2
4,9*t^2 = 10
t = 1,43 s

Vo = 9,8*1,43 = 14,014 m/s

5)     Para resolver este ejercicio se debe aplicar la ecuación del trabajo la cual es:

T = F * d * Cos(∅)

Caso a: Ángulo = 45º

Aplicando la ecuación del trabajo:

T = 100 * 40 * Cos(45) = 2828,427 Nm

Caso b: Ángulo = 0º

Se aplica la misma ecuación:

T = 100 * 40 * Cos(0) = 4000 Nm