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Problemas resueltos de Energía

Se tira de un bloque de 15 kg por una superficie horizontal con una fuerza de 160 N que forma un ángulo de 60º con la horizontal. Calcula el trabajo realizado por la fuerza aplicada y el de la fuerza de rozamiento si desplazamos la mesa 5 m. Datos: µ = 0,4 g = 9,81 m/s2

Una grúa eleva un peso de 8000 N a 6 m de altura en 30 segundos. Otra grúa eleva un peso de 5000 N a 10 m de altura en 20 segundos. ¿Cuál de las dos grúas desarrolla más potencia? ¿Siempre coincide que la que desarrolla más potencia es la que ejerce más fuerza?
Una grúa eleva un peso de 8000 N a 6 m de altura en 30 segundos. Otra grúa eleva un peso de 5000 N a 10 m de altura en 20 segundos. ¿Cuál de las dos grúas desarrolla más potencia? ¿Siempre coincide que la que desarrolla más potencia es la que ejerce más fuerza?

Un automóvil de 1300 kg se mueve a 108 km/h.
a) Calcula el trabajo que realizan los frenos para detenerlo completamente.
b) Si se ha detenido después de recorrer 80 m, halla la fuerza de rozamiento de los frenos.

Una motobomba se emplea para sacar agua de una mina, a 80 m de profundidad, elevándola hasta la superficie. Si la bomba extrae 5 L de agua por segundo y la expulsa con una rapidez de 3 m/s, calcula la potencia útil de la motobomba.

Se deja caer desde 20 m de altura una bola de 1 kg de masa que, al chocar con el suelo, rompe una baldosa y rebota hasta alcanzar 15 m de altura. Si sigue rebotando, ¿cuántas baldosas romperá, si suponemos que no existen pérdidas de energía (salvo la que se utiliza para romper la baldosa)?

Un cuerpo de 4 kg se deja deslizar sin rozamiento desde el punto más alto de un plano inclinado (40º) de 3 m de longitud. Calcula:
a) La variación de la energía potencial al llegar al punto más bajo del plano.
b) La energía cinética en ese momento.
c) El trabajo realizado sobre el cuerpo.
d) La velocidad final del cuerpo.

Lanzamos hacia arriba una caja de 2 kg por un plano inclinado 30º, con una velocidad inicial de 5 m/s. Dado que recorre 2 m antes de detenerse, calcula el coeficiente de rozamiento. Calcula también la energía cinética con la que llega a la base del plano cuando regresa.

Una escopeta de juguete (con un cañón de 30 cm de largo) dispara bolitas de goma de 2 g mediante un muelle de constante 2000 N/m. Si el muelle se comprime 10 cm, calcula la velocidad de salida de la bolita: a) despreciando rozamientos; b) con un rozamiento de μ = 0’1.

Un bloque de 5 kg se mueve con vo = 6 m/s en una superficie horizontal sin fricción hacia un resorte (k = 500 N/m) que está unido a una pared. El resorte tiene masa despreciable. a) Calcula la distancia máxima que se comprimirá el resorte. b) Si dicha distancia no debe ser mayor que 0,15 m, ¿qué valor máximo puede tener vo?

Desde lo alto de un plano inclinado de 2 metros de longitud y 30º de inclinación se deja resbalar un cuerpo de 500 gramos al que se le imprime una rapidez inicial de 1m/s. Supongamos despreciable el rozamiento en todo su recorrido. Determinar: a) ¿Con que rapidez llegará a la base del plano? b) si al llegar a la superficie plana choca contra un muelle de constante 200 N/m, ¿qué distancia se comprimirá el muelle?

En la posición A de la figura, un objeto de 1 kg está comprimiendo 2 cm un resorte de K = 520 N/cm, de modo que desde ahí se suelta y recorre el tramo rugoso AB de 30 cm de longitud (μ = 0,12) para completar el tramo curvo y liso BC sin rozamiento (distancia BC = 0,6 m) al final del cual el cuerpo queda libre y escapa del circuito. Calcular a) ¿con qué rapidez llega el objeto al punto B?; b) ¿con qué rapidez llegará al punto C?; c) Una vez que sale de la pista por el punto C ¿cuál es la ecuación de la trayectoria que sigue el objeto hasta que llega al suelo?; d) ¿Qué tiempo empleó en caer al suelo desde C?

Una masa pequeña m se desliza sin rozamiento por una vía en forma de lazo, como aparece en la figura. Parte del reposo desde el punto P, a una altura h por encima de la parte inferior del lazo. A) ¿Cuál es la Ec de m al alcanzar la parte superior del lazo?; B) ¿Cuál será su aceleración en la parte superior del lazo (admitiendo que no se sale de la vía); C) ¿Cuál deberá ser el valor mínimo de h si m ha de alcanzar la parte superior del lazo sin salirse?

 

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Rafael Cabrera Moscoso

Profesor de física y química en el IES Sierra de Aras de Lucena.

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