5.-Trabajo y Energía - Ejercicios propuestos de la asignatura. Profesora Caroline María Clauss Klamp PDF

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Ejercicios propuestos de la asignatura. Profesora Caroline María Clauss Klamp...

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Problemas de Física General Curso 2015-16

TRABAJO Y ENERGÍA

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1. Dada la fuerza F  6 x  x2 y i  xy j , expresada en N, y que se encuentra aplicada sobre una partícula, calcule el trabajo para llevarla del punto A = (2,2) al punto B = (4,8) siguiendo las trayectorias que se indican: (a) La línea que une los puntos siguientes: (2,2), (2,8), (4,8); (b) La línea que une: (2,2), (4,2), (4,8); (c) directamente sobre la recta que une los puntos A y B y (d) a lo largo de la curva y  x 2 2 ¿Se trata de una fuerza conservativa? 2 2. Encuentre el campo de fuerzas de la función energía potencial E P  x  xy  xz

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3. Compruebe que la fuerza F  2 y i  2 x  1 j , expresada en N, es conservativa y determine la energía potencial asociada. 4. Una partícula se desplaza a lo largo del eje positivo de las x en presencia de una energía potencial que viene dada por: 𝑉(𝑥) = −𝑥 si 0 ≤ 𝑥 ≤ 0,5 , 𝑉(𝑥) = 𝑥 − 1 si 0.5 < 𝑥 ≤ 1 y 𝑉(𝑥) = 0 si 1 < 𝑥 ≤ ∞. Calcule: (a) ¿Cuál es la menor energía mecánica (Emenor) que puede tener la partícula? (b) Si la partícula tiene una energía mecánica EM =(Emenor)/2 determine en qué punto o puntos tiene la partícula mayor velocidad y calcule su valor ¿en qué puntos se anula la velocidad? (c) ¿Actúa sobre la partícula alguna fuerza? En caso afirmativo calcule su valor. 5. Una partícula se mueve por un plano horizontal con una velocidad v0 = 14 m/s hasta que se encuentra con un plano inclinado, que forma un ángulo =30º con la horizontal, por el que sube. Se sabe que durante el trayecto horizontal no hay rozamiento y que el coeficiente de rozamiento entre el plano inclinado y la partícula es 0,3. Si la longitud del plano inclinado es 5 m, obtenga: (a) La velocidad de la partícula en el punto más alto del plano inclinado, (b) su aceleración durante el ascenso por el plano. 6. Un esquiador de 75 kg de masa baja por una pista nevada que tiene una pendiente de 15º siendo el coeficiente de rozamiento entre la pista y los esquíes 0,24. Determine la velocidad del esquiador cuando ha recorrido 200 m si el viento ejerce sobre él una fuerza de 10 N dirigida horizontalmente y en contra del esquiador. 7. Un bloque de 20 kg se lanza con una velocidad inicial de 12 ms-1 desde el punto más bajo de una superficie inclinada que forma un ángulo de 30º con la horizontal y sube hasta parase instantáneamente para volver a bajar, llegando al punto de partida con una velocidad de 6 m/s. Calcule el coeficiente de rozamiento entre el plano y el cuerpo. Se supone que la superficie inclinada es suficientemente larga para que el objeto comience a caer antes de que termine ¿Qué altura máxima alcanzó?

Problemas de Física General Curso 2015-16 8. Un bloque de 2 kg se deja libre en el punto más alto de un plano inclinado de 30º de ángulo. A 4m de dicho punto hay un resorte de constante 1500 N/m. (a) Admitiendo que entre el bloque y el plano no hay rozamiento y que la masa del resorte es despreciable, halle la compresión máxima del resorte. (b) Si existe rozamiento y μ = 0,2 ¿Cuál sería la compresión máxima del resorte? ¿Hasta dónde subirá el bloque después de abandonar el resorte? 9. Un objeto desciende por una superficie lisa que termina en un rizo de radio R. El objeto se deja libre cuando se encuentra a una altura h con respecto a la parte más alta del rizo: (a) Dibuje las fuerzas que actúan sobre el objeto en los puntos A, B y C de la trayectoria. (b) Determine el módulo de la fuerza ejercida por la pista sobre el objeto en el punto A. (b) ¿Cuál será el valor de esta fuerza en el punto B? ¿y en C? (c) Encuentre la altura mínima desde la cual tiene que partir el objeto para que pase totalmente el rizo. 10. Un bloque de masa M reposa sobre una superficie horizontal y está unido por una cuerda a otro bloque de masa m, como se muestra en la figura. Hallar el mínimo ángulo θo desde el cual debe soltarse m, para que M alcance justo a levantarse del piso cuando m describe su movimiento pendular. 11. Un niño parte del tope de una cúpula semiesférica de radio R con una velocidad inicial prácticamente nula y baja sentado hasta perder contacto. Suponiendo nulo el rozamiento, determine el ángulo θ en el cual el niño pierde el contacto con la superficie. 12. Una cuenta de masa m se encuentra en la parte más baja de un aro colocado horizontalmente en el cual se ha practicado un corte de ángulo 2α en la zona superior como se indica en la figura. Suponiendo nulo el rozamiento, determine la velocidad v0 que hay que comunicarle a la cuenta para que al salir del punto A describa una trayectoria parabólica y alcance el punto B....