Problemas de Dinámica y Energía

Relación de problemas de clase

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Problemas resueltos de energía

Problemas plano horizontal

Sobre un bloque de 10 kg, inicialmente en reposo sobre una superficie horizontal rugosa, se aplica una fuerza de 40 N que forma un ángulo de 60º  con la horizontal. El coeficiente de rozamiento entre el bloque y la superficie vale 0’2. Realice un esquema indicando las fuerzas que actúan sobre el bloque y calcule la variación de energía cinética del bloque cuando éste se desplaza 0.5 m. g = 9.8 m·s-2.

DINÁMICA Y ENERGÍA

Un bloque de 5 kg se desliza con velocidad constante por una superficie horizontal rugosa al aplicarle una fuerza de 20 N en una dirección que forma un ángulo de 60º sobre la horizontal. a) Dibuje en un esquema todas las fuerzas que actúan sobre el bloque, indique el valor de cada una de ellas y calcule el coeficiente de rozamiento del bloque con la superficie. b) Determine el trabajo total de las fuerzas que actúan sobre el bloque cuando se desplaza 2 m y comente el resultado obtenido. g = 9.8 m·s-2.

DINÁMICA Y ENERGÍA

Problemas de plano inclinado

Un cuerpo de 0.5 kg se lanza hacia arriba por un plano inclinado, que forma 30º con la horizontal, con una velocidad inicial de 5 m·s-1. El coeficiente de rozamiento es 0’2. i) Dibuje en un esquema las fuerzas que actúan sobre el cuerpo, cuando sube y cuando baja por el plano. Determine, mediante consideraciones energéticas: ii) La altura máxima que alcanza el cuerpo. iii) La  velocidad con la que vuelve al punto de partida g = 9.8 m·s-2.

DINÁMICA Y ENERGÍA

Un bloque de 1 kg de masa asciende por un plano inclinado que forma un ángulo de 30º con la horizontal. La velocidad inicial del bloque es de 10 m/s y el coeficiente de rozamiento entre las superficies del bloque y el plano inclinado es 0.3. Determine mediante consideraciones energéticas: (i) La altura máxima a la que llega el bloque; (ii) el trabajo realizado por la fuerza de rozamiento. g = 9.8 m·s-2.

DINÁMICA Y ENERGÍA

Un bloque de 5 kg se encuentra inicialmente en reposo en la parte superior de un plano inclinado de 10 m de longitud, que presenta un coeficiente de rozamiento µ=0.2(ignore la diferencia entre el coeficiente de rozamiento estático y el dinámico). a) Dibuje en un esquema las fuerzas que actúan sobre el bloque durante el descenso por el plano y calcule el ángulo mínimo de inclinación del plano para que el bloque pueda deslizarse. b) Analice las transformaciones energéticas durante el descenso del bloque y calcule su velocidad al llegar al suelo suponiendo que el ángulo de inclinación del plano es de 30º. g = 9.8 m·s-2.

DINÁMICA Y ENERGÍA

Un bloque de 2 kg asciende por un plano inclinado que forma un ángulo de 30º con la horizontal. La velocidad inicial del bloque es de 10 m/s y se detiene después de recorrer 8 m a lo largo del plano. a) Calcule el coeficiente de rozamiento entre el bloque y la superficie del plano. b) Razone los cambios de la energía cinética, potencial y mecánica del bloque. g = 9.8 m·s-2.

DINÁMICA Y ENERGÍA

Se quiere subir un objeto de 1000 Kg una altura de 40 m usando una rampa que presenta un coeficiente de rozamiento con el objeto de 0.3. Calcule: i) El trabajo necesario para ello si la rampa forma un ángulo de 10º con la horizontal. ii) El trabajo necesario si la rampa forma un ángulo de 20º. Justifique la diferencia encontrada en ambos casos. g = 9.8 m·s-2.

DINÁMICA Y ENERGÍA

Un bloque de 2 kg se lanza hacia arriba por una rampa rugosa (µ=0.2), que forma un ángulo de 30º con la horizontal, con una velocidad de 6 m/s. Tras su ascenso por la rampa, el bloque desciende y llega al punto de partida con una velocidad de 4.2 m/s. a) Dibuje en un esquema las fuerzas que actúan sobre el bloque cuando asciende por la rampa y, en otro esquema, las que actúan cuando desciende e indique el valor de cada fuerza. b) Calcule el trabajo de la fuerza de rozamiento en el ascenso del bloque y comente el signo del resultado obtenido. g = 9.8 m·s-2.

DINÁMICA Y ENERGÍA

Un bloque de 2 kg asciende por un plano inclinado que forma un ángulo de 30º con la horizontal. La velocidad inicial del bloque es de 10 m/s y se detiene después de recorrer 8 m a lo largo del plano. a) Calcule el coeficiente de rozamiento entre el bloque y la superficie del plano. b) Razone los cambios de la energía cinética, potencial y mecánica del bloque. g = 9.8 m·s-2.

DINÁMICA Y ENERGÍA

Se deja caer un cuerpo de 0.5 kg desde lo alto de una rampa de 2 m, inclinada 30 con la horizontal, siendo el valor de la fuerza de rozamiento entre el cuerpo y la rampa de 0.8  N. Determine: a) El trabajo realizado por cada una de las fuerzas que actúan sobre el cuerpo, al trasladarse éste desde la posición inicial hasta el final de la rampa. b) La variación que experimentan las energías potencial, cinética y mecánica del cuerpo en la caída a lo largo de toda la rampa.  g = 10 m·s-2.

DINÁMICA Y ENERGÍA

Un bloque de 5 kg desciende por una rampa rugosa (µ=0.2) que forma 30º con la horizontal, partiendo del reposo. a) Dibuje en un esquema las fuerzas que actúan sobre el bloque y analice las variaciones de energía durante el descenso del bloque. b) Calcule la velocidad del bloque cuando ha deslizado 3 m y el trabajo realizado por la fuerza de rozamiento en ese desplazamiento. g = 9.8 m·s-2.

DINÁMICA Y ENERGÍA

Un bloque de 200 kg asciende con velocidad constante por un plano inclinado 30º  respecto a la horizontal bajo la acción de una fuerza paralela a dicho plano. El coeficiente de rozamiento entre el bloque y el plano es 0.1. a) Dibuje en un esquema las fuerzas que actúan sobre el bloque y explique las transformaciones energéticas que tienen lugar durante su deslizamiento. b) Calcule el valor de la fuerza que produce el desplazamiento del bloque y el aumento de su energía potencial en un desplazamiento de 20 m. g = 9.8 m·s-2.

DINÁMICA Y ENERGÍA

Un bloque de 500 kg asciende a velocidad constante por un plano inclinado de pendiente 30º arrastrado por un tractor mediante una cuerda paralela a la pendiente. El coeficiente de rozamiento entre el bloque y el plano es 0.2. a) Haga un esquema de las fuerzas que actúan sobre el bloque y calcule la tensión de la cuerda. b) Calcule el trabajo que el tractor realiza para que el bloque recorra una distancia de 100 m sobre la pendiente. ¿Cuál es la variación de energía potencial del bloque? g = 10 m·s-2.

DINÁMICA Y ENERGÍA

Un objeto de 3 kg, inicialmente en reposo, asciende por un plano inclinado de 30º respecto a la horizontal por la acción de una fuerza paralela al plano de 200 N. El coeficiente de rozamiento entre el objeto y el plano es de 0.2. Calcule: i) El trabajo que realiza la fuerza cuando recorre 5 m a lo largo del plano inclinado. ii) La velocidad que alcanza al final del trayecto usando consideraciones energéticas. g = 9.8 m·s-2.

DINÁMICA Y ENERGÍA

Por un plano inclinado 30º respecto a la horizontal desciende un bloque de 100 kg y se aplica sobre el bloque una fuerza paralela al plano que lo frena, de modo que desciende a velocidad constante. El coeficiente de rozamiento entre el plano y el bloque es 0.2. a) Dibuje en un esquema las fuerzas que actúan sobre el bloque y calcule el valor de la fuerza. b) Explique las transformaciones energéticas que tienen lugar en el deslizamiento del bloque y calcule la variación de su energía potencial en un desplazamiento de 20 m . g = 9.8 m·s-2.

DINÁMICA Y ENERGÍA

Problemas de plano horizontal e inclinado

Un objeto de 2 kg con una velocidad inicial de 5 m/s se desplaza 20 cm por una superficie horizontal para, a continuación, comenzar a ascender por un plano inclinado 30º . El coeficiente de rozamiento entre el objeto y ambas superficies es 0.1. Dibuje en un esquema las fuerzas que actúan sobre el objeto en ambas superficies y calcule la altura máxima que alcanza el objeto mediante consideraciones energéticas. g = 9.8 m·s-2.

DINÁMICA Y ENERGÍA

Un cuerpo de 20 kg de masa se encuentra inicialmente en reposo en la parte más alta de una rampa que forma un ángulo de 30º con la horizontal. El cuerpo desciende por la rampa recorriendo 15 m sin rozamiento, y cuando llega al final de la misma recorre 20 m por una superficie horizontal rugosa hasta que se detiene. Calcule el coeficiente de rozamiento entre el cuerpo y la superficie horizontal haciendo uso de consideraciones energéticas. g = 9.8 m·s-2.

DINÁMICA Y ENERGÍA

Un cuerpo de 5 kg, inicialmente en reposo, se desliza por un plano inclinado de superficie rugosa que forma un ángulo de 30º con la horizontal, desde una altura de 0.4 m. Al llegar a la base del plano inclinado, el cuerpo continúa deslizándose por una superficie horizontal rugosa del mismo material que el plano inclinado. El coeficiente de rozamiento dinámico entre el cuerpo y las superficies es de 0.3. a) Dibuje en un esquema las fuerzas que actúan sobre el cuerpo en su descenso por el plano inclinado y durante su movimiento a lo largo de la superficie horizontal. ¿A qué distancia de la base del plano se detiene el cuerpo? b) Calcule el trabajo que realizan todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo durante su descenso por el plano inclinado. g = 9.8 m·s-2.

DINÁMICA Y ENERGÍA

Un muchacho subido en un trineo desliza por una pendiente con nieve (rozamiento despreciable) que tiene una inclinación de 30º. Cuando llega al final de la pendiente, el trineo continúa deslizando por una superficie horizontal rugosa hasta detenerse. a) Explique las transformaciones energéticas que tienen lugar durante el desplazamiento del trineo. b) Si el espacio recorrido sobre la superficie horizontal es cinco veces menor que el espacio recorrido por la pendiente, determine el coeficiente de rozamiento. g = 9.8 m·s-2.

DINÁMICA Y ENERGÍA

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Rafael Cabrera Moscoso

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

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