Page 197 - Libro Hipertextos Fisica 1

Componente: Procesos físicos

EJEMPLOS

1. Para subir un carro de 40 kg, un hombre aplica 2. Un bloque de masa 10 kg se mueve sobre una
una fuerza F y utiliza como rampa un plano superficie horizontal con velocidad inicial de
inclinado 37° con respecto a la horizontal, de 5,0 m/s. Si recorre una distancia de 2 m hasta
tal manera que el carro sube con velocidad cons- detenerse, determinar:
tante de 2,0 m/s. Si se desprecia el rozamiento, a. El trabajo de la fuerza de rozamiento.
determinar:
b. La fuerza de rozamiento.
a. La energía mecánica en el punto A que se en-
cuentra en la base del plano.

b. La energía mecánica en el punto B que se en-
cuentra a 0,50 metros de altura sobre el piso.

c. El trabajo realizado por la fuerza F que ejerce
el hombre.

Solución:

a. Para los valores de la energía cinética y potencial en
la posición inicial A, se tiene:

1 2 1 2
E c A 5 ? v ? m A 5 ? 10 kg (5,0 m/s)? 5125 J
2 2
Nivel de referencia E 5 125 j
c
A
Solución: E 5 m ? g ? h 5 0
a. Para el punto A se tiene: p A A
La energía mecánica en el punto A es
1 2 1 2
2 2 m A c A p A
E c A 5 ? ? m v A 5 ? 40 kg (2,0 m/s)? 5 80 J E 5 E 1 E 5 125 J 1 0 J 5 125 J
E 5 m ? g ? h 5 0 Para los valores de la energía cinética y potencial en
p A A la posición final B, se tiene:
Por tanto, la energía mecánica en el punto A es
1
2
E 5 E 1 E 5 80 J 1 0 J 5 80 J E c B 5 2 ? ? m v B 5 0J
c
m
p
A
A
A
b. Para el punto B se tiene: E 5 m ? g ? h 5 0
1 p B B
5 ? 2 ? 40kg(2,0m/s) 5? 2 80J
2
E c B ? mv B Por ende, la energía mecánica en el punto B es:
E 5 m ? g ? h 5 40 kg ? 9,8 m/s ? 0,50 m E 5 E 1 E 5 0 J 1 0 J 5 0 J
2
m
p
c
B
B
B
B
p
B
E 5 196 J Para determinar el trabajo de la fuerza de roza-
p B miento se tiene:
Por ende, la energía mecánica en el punto B es
W 5 E 2 E 5 0 J 2 125 J 5 2125 J
E 5 E 1 E 5 80 J 1 196 J 5 276 J F r m B m A
m
c
p
B
B
c. Puesto que: B El trabajo es negativo, lo cual concuerda con que la
energía mecánica disminuya, pues su valor inicial
E 1 W 5 E m B es 125 J y la final es 0 J.
m
F
A
W 5 E 2 E 5 276 J 2 80 J 5 196 J A partir de W 5 Fr ? Dx ? cos a se tiene:
F
m
m
A
B
Como la velocidad es constante, el trabajo rea- Fr � W � � 125 J � 62,5 NN
lizado por la fuerza F es igual al aumento de la � x cos � ? 2m cos 180°
?
energía potencial. La fuerza de rozamiento mide 62,5 N.
© Santillana 197
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