Ayudantia 8
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Pontifica Universidad Católica de Chile Facultad de Física Fis109c-1 Física para Ciencias Ayudantía 8: “Trabajo y energía” Profesor: Vitalie Eremeev Ayudante: Pablo Spring ([email protected]) Problema 1- Se tiene un resorte cuya longitud sin carga es 0,8 m, y su constante elástica es 500 N/m. Dejando fijo un extremo, se lo estira hasta que su longitud es el doble de la original (Posición A), para luego comprimirlo hasta la mitad de su longitud natural (Posición B). Se pide: a- Graficar la componente de la fuerza que ejerce el resorte, en función de su elongación. b- Determinar el trabajo que realiza la fuerza elástica, al estirarlo desde la posición inicial hasta A. c- Hallar el trabajo realizado por la fuerza elástica entre las posiciones A y B Problema 2- Calcular el trabajo que realiza la fuerza elástica en el resorte del problema anterior al comprimirlo desde su posición original hasta la mitad de ésta (Posición B). Comparar con la suma de los trabajos calculados en dicho problema. ¿Es conservativa la fuerza elástica? ¿De qué modo puede hallarse el trabajo de la fuerza elástica, sin necesidad de evaluar el área bajo la gráfica fuerza-elongación? Problema 3- Un trineo se desliza 100 m por una colina que forma un ángulo de 30º con la horizontal. Parte del reposo y llega a la base de la colina con una velocidad de 20 m/s. ¿Qué fracción de su energía mecánica se ha perdido por rozamiento? Problema 4-Un camión que va a 90 km/h transporta una heladera de 87 kg que esta ubicada junto a la puerta trasera del vehículo. El coeficiente de rozamiento entre la heladera y el piso del camión es de 0,4. De pronto el camión frena bruscamente. ¿Cuál debería ser, como mínimo, la longitud del compartimiento de carga del camión a fin de que la heladera no choque contra la pared delantera? Problema 5- Determinar el impulso que produjo una fuerza horizontal constante, tal que aplicada a un objeto de 6 kg que estaba en reposo sobre un plano horizontal sin rozamiento le hizo recorrer 5 m en 2 s. Problema 6- En los extremos de la pista de la figura hay dos carritos, que pueden moverse con rozamiento despreciable. Al carrito A, de 3 kg, se lo tiene en reposo, a 1,8 m por encima del tramo horizontal. El carrito B, de 2 kg, es mantenido en reposo contra un resorte de constante elástica 1800 N/m, acortándolo 40 cm a partir de su estado sin deformación. Se liberan ambos, y corren por la pista de modo que se encuentran en el tramo
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Pontifica Universidad Católica de ChileFacultad de FísicaFis109c-1 Física para Ciencias
Ayudantía 8: “Trabajo y energía”Profesor: Vitalie Eremeev
Ayudante: Pablo Spring ([email protected])
Problema 1- Se tiene un resorte cuya longitud sin carga es 0,8 m, y su constante elástica es 500 N/m. Dejando fijo un extremo, se lo estira hasta que su longitud es el doble de la original (Posición A), para luego comprimirlo hasta la mitad de su longitud natural (Posición B).Se pide:
a- Graficar la componente de la fuerza que ejerce el resorte, en función de su elongación.b- Determinar el trabajo que realiza la fuerza elástica, al estirarlo desde la posición inicial hasta A.c- Hallar el trabajo realizado por la fuerza elástica entre las posiciones A y B
Problema 2- Calcular el trabajo que realiza la fuerza elástica en el resorte del problema anterior al comprimirlo desde su posición original hasta la mitad de ésta (Posición B). Comparar con la suma de los trabajos calculados en dicho problema. ¿Es conservativa la fuerza elástica? ¿De qué modo puede hallarse el trabajo de la fuerza elástica, sin necesidad de evaluar el área bajo la gráfica fuerza-elongación?
Problema 3- Un trineo se desliza 100 m por una colina que forma un ángulo de 30º con la horizontal. Parte del reposo y llega a la base de la colina con una velocidad de 20 m/s. ¿Qué fracción de su energía mecánica se ha perdido por rozamiento?
Problema 4-Un camión que va a 90 km/h transporta una heladera de 87 kg que esta ubicada junto a la puerta trasera del vehículo. El coeficiente de rozamiento entre la heladera y el piso del camión es de 0,4. De pronto el camión frena bruscamente. ¿Cuál debería ser, como mínimo, la longitud del compartimiento de carga del camión a fin de que la heladera no choque contra la pared delantera?
Problema 5- Determinar el impulso que produjo una fuerza horizontal constante, tal que aplicada a un objeto de 6 kg que estaba en reposo sobre un plano horizontal sin rozamiento le hizo recorrer 5 m en 2 s.
Problema 6- En los extremos de la pista de la figura hay dos carritos, que pueden moverse con rozamiento despreciable. Al carrito A, de 3 kg, se lo tiene en reposo, a 1,8 m por encima del tramo horizontal. El carrito B, de 2 kg, es mantenido en reposo contra un resorte de constante elástica 1800 N/m, acortándolo 40 cm a partir de su estado sin deformación. Se liberan ambos, y corren por la pista de modo que se encuentran en el tramohorizontal. Allí se enganchan y prosiguen juntos.
a- Determinar con qué velocidad se moverán después de engancharse.b- Si primero se dirigen hacia el resorte, hallar qué longitud máxima lo desplazarán; en caso contrario, a qué altura máxima llegarán sobre la rampa.c- Hallar el impulso recibido por B, y la variación de energía cinética que experimenta: - debido al resorte - debido a su choque con A.
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