Física Práctica

Ejercicios de trabajo

Ejercicio 1

Calcular el trabajo que realiza la fuerza F sobre la distancia d.

Datos F = 15 N, θ = 35°, d = 2 m.

Ejercicio de trabajo

Solución

Cálculo del trabajo

Ejercicio 2

Calcular el trabajo que realiza la fuerza F y la fuerza de rozamiento FR sobre la distancia d.

Datos m = 10 kg, F = 100 N, θ = 35°, d = 10 m, μd = 0,1.

Ejercicio de trabajo

Solución

Calculamos el peso del bloque. Indicamos sólo su módulo:

Peso del bloque

Calculamos el módulo de la fuerza normal, que en este caso es igual al peso ya que la superficie es horizontal y no hay otras fuerzas actuando.

Fuerza normal

Calculamos el valor de la fuerza de rozamiento dinámico como el producto del coeficiente de rozamiento por la fuerza normal. También indicamos su módulo solamente.

Fuerza de rozamiento

Finalmente calculamos el trabajo de las dos fuerzas.

Trabajo de las fuerzas


Ejercicio 3

Calcular el trabajo de la siguiente fuerza.

Ejercicio de trabajo

Solución

El trabajo total realizado lo podemos calcular como el área bajo la curva.

Lo planteamos como la suma de dos trabajos parciales: el correspondiente al tramo en el que la fuerza es variable (área de un triángulo) y el correspondiente al tramo en el que la fuerza es constante (área de un rectángulo).

Ejercicio de trabajo

Ejercicio 4

Una grúa sube en forma vertical un bloque hasta una altura de 4 m, a velocidad constante y en un tiempo de 10 s. La potencia disipada para realizar ese trabajo es de 2000 W.

¿Cuál es el peso del bloque?

Solución

Planteamos la fórmula de potencia y despejamos el trabajo realizado.

Ejercicio de trabajo

Planteamos la fórmula de trabajo y despejamos la fuerza, que es igual al peso.

Ejercicio de trabajo

Ejercicio 5

Una bomba sube 1 m3 de agua a una altura de 30 m en 15 minutos.

¿Cuál es el trabajo realizado por la bomba?

¿Cuál es la potencia empleada?

Datos: Peso específico del agua: 9800 N/m3.

Solución

Planteamos la fórmula de trabajo y reemplazamos por los valores del ejercicio:

Ejercicio de trabajo

Para el cálculo de la potencia, convertimos los minutos a segundos, planteamos la fórmula de potencia y reemplazamos los valores.

Ejercicio de trabajo

Ejercicio 6

Se sube un bloque de 20 kg por un plano inclinado de 30° y 5 metros de altura a través de una cuerda y a velocidad constante. El coeficiente de rozamiento dinámico entre el bloque y la superficie del plano es de 0,25.

Hallar el trabajo realizado por las siguientes fuerzas: tensión de la cuerda, fuerza de rozamiento, peso, normal.

Solución

Hacemos un diagrama con la situación planteada en el ejercicio.

Ejercicio de trabajo

Calculamos el peso del bloque. Para simplificar las cuentas indicamos solo los módulos de las fuerzas y luego sumamos o restamos según el signo del esquema.

Ejercicio de trabajo

Calculamos las componentes del peso en los ejes X e Y.

Ejercicio de trabajo

Planteamos la sumatoria de fuerzas en el eje Y. Despejamos la fuerza normal.

Ejercicio de trabajo

Calculamos la fuerza de rozamiento en base a la fuerza normal y al coeficiente de rozamiento.

Ejercicio de trabajo

Planteamos la sumatoria de fuerzas en el eje X y despejamos la tensión de la cuerda.

Ejercicio de trabajo

Calculamos la distancia sobre el plano (d) por medio de relaciones trigonométricas.

Ejercicio de trabajo

Finalmente calculamos el trabajo de cada fuerza, multiplicando los módulos de cada una de las fuerzas por la distancia recorrida y por el coseno del ángulo entre la fuerza y la trayectoria.

Ejercicio de trabajo

Ejercicio 7

Una presa tiene un caudal de 10 m3/min y una altura de 5 m.

Calcular la potencia eléctrica generada, asumiendo una eficiencia del 100%.

Dato: Peso específico del agua = 9800 N/m3.

Solución

Pasamos el tiempo a unidades básica del Sistema Internacional.

Ejercicio de trabajo

Planteamos la fórmula de potencia y reemplazamos al trabajo por el producto de la fuerza por la distancia.

Ejercicio de trabajo

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