Trabajo Fisica Terminado

27. Se utiliza un martinete de 2100 kg para introducir en el suelo una viga T de acero. El martinete cae 5.00 m antes de entrar en contacto con la parte superior de la viga, y mete la viga 12.0 cm más en el suelo antes de llegar al reposo. Utilizando consideraciones de energía, calcule la fuerza promedio que la viga ejerce sobre el martinete cuando este llega al reposo. Solución. d= 5 m h=0,12 m m= 2100 Kg Para este caso tenemos que se tiene dos trabajos, el realizado por el martinete (W1) que tendrá una distancia asociada de 5m más lo que logra hundir en tierra a la viga y el realizado por la viga(W2  )sobre el martinete. Así tenemos que por teoría del trabajo y energía que:

 Donde la sumatoria de T representa el trabajo realizado por la viga y por el martinete y Esistema la energía del sistema que en este caso es la energía cinética. De lo anterior tenemos tenemos

    

, donde

          es la energía cinética del sistema. Teniendo en cuenta que se asume que el movimiento realizado es vertical la energía cinética es cero, entonces nos queda que

    Reemplazando tenemos

   Despejando a F tenemos que

        

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Realizando los cálculos respetivos encontramos que la fuerza promedio F que la viga ejerce  N. sobre el martinete cuando este llega al reposo es de



29. El lector puede considerar el teorema del trabajo y la energía cinética como una segunda teoría del movimiento paralela a las leyes de Newton al describir la forma en que influencias externas afectan el movimiento de un cuerpo. En este problema, resuelva por separado las partes (a) y (b) de (c) y (d) p para comparar los pronósticos de las dos teorías. En una cañón de rifle una bala de 15 g es acelerada desde el reposo a una rapidez de 780 m/s (a)Hállese el trabajo que se realiza sobre la bala.(b) Si el cañón del rifle es de 72.0 cm de largo, encuentre la magnitud de la fuerza total promedio que actúa sobre él, como   (c) Encuentre la aceleración constante de una bala que inicia desde el reposo y adquiere una velocidad de 780 m/s en una distancia de 72.0 cm(d).Si la bala tiene una masa de 15.0 g, encuentre la fuerza total que actúa sobre ella cuando

      



Solución. Datos m= 15g Vf =780 m/s

= 72 cm Realizando las respectivas conversiones tenemos que 15g= 0,015 kg 72 cm= 0,72m a). Realizamos a por teorema del trabajo y energía cinética, así tenemos que

  donde  es la suma del trabajo realizado.  en este caso es la energía cinética. Entonces tenemos que

   ( )        

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 ( )         Reemplazando tenemos

      Entonces luego de realizar los cálculos obtenemos que el trabajo realizado fue de 4563 J.  b). para este punto tenemos que

= 0,72 m W=4563 J

      

Tenemos que , debido a que la bala fue lanzada horizontalmente el ángulo de lanzamiento es 0°. Reemplazando en la formula sugerida por el inciso tenemos que:

     Realizando el respectivo cálculo encontramos que la fuerza F es de 6337.5 N c) por formula del movimiento uniformemente acelerado que

     Como la bala parte del reposo su velocidad inicial es cero asi la ecuación nos queda de la siguiente forma:

 Reemplazando

     Así tenemos que la aceleración fue de 422500 m/s2 o 422.5 km/s2. d). por la segunda ley de newton tenemos que obtenidos anterior mente tenemos:

, reemplazando los valores

        m/s ) 2

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Como se pudo observar al hallar la fuerza tanto por el teorema del trabajo y la energía cinética como por las leyes de newton se llega a al mismo resultado. Depende de la persona que camino escoge para resolver el problema.

30. En el cuello del tubo de imágenes de cierto televisor en blanco y negro, un caño de electrones contiene dos placas metálicas cargadas y separadas 2.80cm. Una fuerzas eléctrica acelera cada electro del haz electrónico desde reposo a 9.6% de la velocidad de la luz e esta distancia. (a) determine la energía cinética del electrón cuando sale del caño de electrones. Los electrones llevan energía tan material fosforescente que está en la superficie interior de la pantalla del televisor, haciendo que brille. Para un electrón que pasa entre las placas del caño de electrones determine (b) la magnitud de la fuerza eléctrica constante que actúa sobre el electrón, (c) la aceleración y (d) el tiempo de vuelo. Datos dados:     

                   Masa del electrón: 9,109 382 91(40)×10 31 kg

a)  Nos piden encontrar

−

 :

              De lo anterior tenemos que la energía cinética es de  . b) Recordado que

Reemplazando tenemos

        ⇒       

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  Despejamos la aceleración de la ecuación

     Realizando los respectivos cálculos encontramos que la aceleración es

  .

d). Utilizando las ecuaciones del movimiento uniformemente acelerado tenemos que

     Teniendo en cuenta que se parte del reposo, entonces tenemos que:

   Despejamos el tiempo

    Reemplazamos los datos en la ecuación

     Realizando los cálculos respectivos obtenemos que el tiempo de vuelo fue de



33. Una caja de 10.0 kg de masa se jala hacia arriba de un plano inclinado rugoso con una rapidez inicial de 1.50 m/s. La fuerza del jalón es 100 N paralela al plano, que forma un ángulo de 20.0° con la horizontal. El coeficiente de fricción cinética es 0.400 y la caja se  jala 5.00 5. 00 m. a) ¿Cuánto trabajo invierte la fuerza gravitacional en la caja? b) Determine el aumento en energía interna del sistema caja  plano inclinado debido a fricción. c) ¿Cuánto trabajo invierte la fuerza de 100 N en la caja? d) ¿Cuál es el cambio en energía cinética de la caja? e) ¿Cuál es la rapidez de la caja después de jalarse 5.00 m?  – 

En el problema se dan los siguientes datos: m =10.0 kg

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a) Para encontrar el trabajo que invierte la fuerza gravitacional gravitacional en la caja primero, encontramos la fuerza que es igual a  así la fuerza gravitacional   es:

               



Luego tenemos que en teoría la fuerza gravitacional ejercerá un trabajo de:

                b) Si aislamos el cuerpo y realizamos la sumatoria de fuerzas respectivas obtenemos las ecuaciones:

     De la ecuación (2) deducimos que   y sabemos que      remplazado

tenemos que:

  

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Donde d es la longitud de la trayectoria total. Por lo cual para nuestro ejercicio:

           c) Para la fuerza de 100 N el trabajo invertido será de:

      

d) Para este caso que hay fricción tenemos que la variación de la energía cinética está dada por:

∑                  e) Como conocemos la variación de la energía cinética y la velocidad inicial de 1.5m/s y la masa podemos encontrar la velocidad final :

                                   ⇒   √        La velocidad final de la caja después de jalarse 5 m será de  . 35. A un trineo de masa m se le da una patada sobre un lago congelado. La patada le

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Datos dados: Masa= m    

            

Para una superficie con fricción:

Esto es:

∑        ∑     

     

Como    , no hay trabajo invertido a través de la frontera de este sistema, y hay una fuerza no conservativa que es la fricción, no existe más transferencia de energía, suponiendo además que hay equilibrio térmico térmico entre las superficies y no hay trasferencia de calor (una situación físicamente improbable, a menos que exista un perfecto vacío) tenemos:

     Podemos deducir que:

Por tanto la fricción será: Remplazando en (1):

         ⇒    (2)          

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SISTEMAS NO AISLADOS Y CONSERVACION DE LA ENERGÍA, SITUACIONES QUE INVOLUCRAN FRICCION

PRESENTADO A: JULIO MADERA YAMSES

PRESENTADO POR: CARLOS ARGEL GALEANO MARIA PAULA BUELVAS P. JUAN CAMILO MADRIGAL

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