. FÍSICA CICLO VERANO

» Tema: Trabajo y Energía

1. Un futbolista ejecuta un tiro libre, con una pelota de m = 0,65 kg y con una rapidez inicial V0 = 12 m/s. El tiro ejecu-tado hace un ángulo θ = 60° con el nivel de la cancha de futbol. Determine la altura máxima alcanzada por la pelota de futbol. No tomar en cuenta la resistencia del aire. (g = 10 m/s2) A) 10,8 m B) 2,7 m C) 3,2 m D) 5,4 m 2. El trabajo realizado al trasladar un cuerpo de 20 Kg de masa a una distancia de 1 Km, ¿a cuántas Kcal equivale este trabajo? Dato: 1J = 0,24 cal (g = 10 m/s2) A) 48 Kcal B) 50 Kcal C) 30 Kcal D) 40 Kcal 3. La atleta de 40 kg de masa sube las escaleras en 5 segundos, como se muestra en la figura. Determine la potencia media desarrollada por la atleta. Si cada altura del peldaño mide 15 cm.

A) 140 W B) 150 W C) 168 W D) 180 W 4. La figura muestra una caja de 10 kg de masa que reposa sobre una plataforma horizontal áspera (μk = 0,5). Si se aplica una fuerza horizontal de modo que la caja acelera a razón constante de 2 m/s2, ¿cuál será el trabajo de la fuerza aplicada hasta el instante en que su rapidez sea de 8 m/s? (g = 10 m/s2)

A) 620 J B) 1200 J C) 1120 J D) 2200 J 5. Si la esfera mostrada tiene en la posición A una energía cinética igual a la mitad de su energía potencial gravitatoria, determine la rapidez de dicha esfera cuando pase por la posición B. (No considere los efectos del rozamiento). (g = 10; H = 2h = 5 m).

A) 5 m/s B) 10 m/s C) 12 m/s D) 15 m/s

6. Una persona de 700 N de peso toma impulso aga-chándose 30 cm (con respecto a su centro de gravedad CG) para luego elevarse 60 cm (con respecto a su CG), determine el trabajo realizado por la fuerza normal (suponiendo constante) que ejerce el piso sobre los pies de la persona. A) 630 J B) 420 J C) 210 J D) 700 J 7. Un bloque en estado de reposo y de masa m se libera desde una altura R. El bloque se desliza por el interior de una pista circular sin fricción y de radio R. ¿Cuál es la magnitud de la fuerza normal que ejerce el aro sobre el bloque cuando este pasa por el punto inferior de la pista circular? Considerar la aceleración debida a la gravedad como g.

A) mg B) 2mg C) 3mg D) 4mg 8. La bola se lanza de la posición A con rapidez de 3 m/s como se indica en la figura. En la posición inferior, la cuerda golpea un clavo fijo en B y la bola continúa balanceándose en la línea discontinua. Determine la rapidez de la bola cuando pasa por la posición horizontal C. (g = 10 m/s2)

A) 3,6 m/s B) 2,8 m/s C) 4,2 m/s D) 1,8 m/s 9. La masa de un coche fórmula 1 incluido piloto y combustible es 745 kg, la rapidez media desarrollada en el circuito es 241,22 km/h y el factor de consumo de combustible es de 69 L/100 km. Determinar la relación del trabajo mecánico del coche con la energía consumida por el combustible, el cual es 34.78×106 J/L. Considera que se ha recorrido en una pista horizontal la distancia de 1 km. A) 7×10−2 B) 7×10−1 C) 7×10−3 D) 3×10−2

10. Un bloque de 100 g puede deslizarse sin fricción por

una pendiente de 30°. El bloque presiona un resorte en la

parte inferior de la pendiente, comprimiéndolo 10 cm. La

constante del resorte es 240 N/m. Cuando el resorte se

estira y el bloque es liberado, ¿qué distancia ascenderá por

la pendiente antes de invertir la dirección de su trayectoria?

(g = 10 m/s2)

A) 4,8 m B) 3,6 m C) 2,4 m D) 1,2 m

PRÁCTICA DIRIGIDA

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1. Un granjero engancha su tractor a un trineo cargado con

leña y lo arrastra 20 m sobre un suelo horizontal. El peso

total del trineo y la carga es de 14 700 N. El tractor ejerce

una fuerza constante de 5000 N a 37° sobre la horizontal,

mediante una cadena. Además, una fuerza de fricción de

3500 N se opone al movimiento del trineo. Calcule el trabajo

neto sobre el trineo con carga.

A) +33,5×10−3 mJ B) −33,5×10−3 mJ

C) −335×10−3 mJ D) −33,5×10−2 mJ

2. Un coche de 1000 kg se mueve a una rapidez constante

de 147,6 km/h por una pendiente hacia arriba del 22.5% (es

decir, la carretera se eleva 9 m por cada 40 m de distancia

horizontal). Determine el trabajo realizado por la fuerza de

la gravedad cuando el auto sube durante 2 minutos.

A) −10,8 MJ B) −2,7 MJ C) −5,4 MJ D) +5,4 MJ

3. Un saltador que pesa 800 N se ata con una cuerda

elástica al tobillo y se salta de una torre alta. La cuerda tiene

una longitud sin estirar de 30 m, y un extremo se une al

punto donde el salto comienza. Calcule el trabajo de la

fuerza elástica hasta que el saltador detenga su descenso,

considere que la cuerda elástica tiene una constante

elástica de 200 N/m.

A) –8 kJ B) –40 kJ C) –16 kJ D) –80 Kj

4. El ascensor electromecánico es el que normalmente

conocemos y está constituido por un motor eléctrico

trifásico, máquina reductora y una polea, de la que cuelgan

los cables de tracción. Si el ascensor es para cuatro

personas la potencia promedio del motor es de 2,2 KW,

determine el trabajo que realizara el ascensor si recorre 10

m en 20 s.

A) 22 kJ B) 44 kJ C) 20 kJ D) 11 kJ

5. El 3 de junio de 1997 en un partido amistoso entre

Francia y Brasil, el lateral brasileño Roberto Carlos se paró

frente a la pelota para patear un tiro libre e hizo historia: el

balón, impactado por su botín zurdo, esquivó la barrera con

un efecto impensado y se terminó metiendo en el arco, ese

lanzamiento no solo hizo historia por el efecto que tuvo el

balón, conocido como efecto “Efecto Magnus”, sino también

porque el balón de 450 g de masa adquirió una gran rapidez

de 136,8 km/h. Considerando ese lanzamiento por Roberto

Carlos determine la energía cinética adquirida por la

rapidez lineal del balón.

A) 136,8 J B) 162,45 J C) 324,9 J D) 649,8 J

6. En un tubo de televisión se acelera un electrón desde el

reposo hasta una energía cinética de 4 kJ (2,5 keV) a lo

largo de una distancia de 40 cm (la fuerza que acelera el

electrón es una fuerza eléctrica debido al campo eléctrico

que se genera en el tubo). Determine la magnitud de la

fuerza que actúa sobre el electrón suponiendo que es

constante y tiene la dirección del movimiento.

A) 2 kN B) 20 kN C) 1 kN D) 40 kN

7. Larry M. Silverberg y Chau Tran desarrollaron hace

veinte años un sistema de simulación informática para

calcular cuál era la forma óptima de lanzar un tiro libre en

el baloncesto y se llegó a estas conclusiones, si la altura a

la que se encuentra el balón es de 2,13 m y la altura a la

que se encuentra la cesta es 3,95 m, entonces el ángulo

adecuado es 60° y una rapidez de 7,5 m/s. En estas

condiciones calcule la energía mecánica que adquiere el

balón cuando sale de las manos del jugador respecto al

suelo, considere la masa del balón 600 g.

A) 29,655 J B) 16,875 J C) 59,310 J D) 12,780 J

8. Kingda Ka es una montaña rusa ubicada en, Nueva

Jersey, EE. UU. El día de su apertura, el 21 de mayo de

2005, se convirtió en la más alta montaña rusa del mundo,

con una altura de 139 m. El tren es lanzado por un

mecanismo hidráulico a 206 km/h en 3,5 segundos. Si el

carrito es lanzado con rapidez de 57 m/s aproximadamente,

determine la rapidez que adquiere en la parte más alta de

su trayectoria. Desprecie todo tipo de fricción.

A) √469 B) √134 C) √139 D) √938

9. La caída cerrada es una modalidad de paracaidismo que

consiste en descender, sin desplegar el paracaídas.

Durante la caída, los "buceadores del cielo", descienden a

una velocidad variable, entre unos 180 y 300 km/h, lo que

les permite "volar" de forma relativa. Normalmente se salta

desde un avión a aproximadamente 4.000 metros de altura,

realizando en el trayecto descendente diversas piruetas,

maniobras y formaciones antes de abrir el paracaídas a

aproximadamente a 1.500 metros sobre el suelo, conside-

rando esta caída determine el trabajo realizado por la

fuerza de la gravedad desde que salta del avión hasta que

abra el paracaídas, considere una persona de 60 kg de

masa. (g = 10 m/s2)

A) +1500 kJ B) −1500 kJ C) +2500 kJ D) −2500 kJ

TAREA DOMICILIARIA

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