Problemas de Trabajo, Potencia y Energía

Problema 11

Un cuerpo de masa 2M es subido hasta una altura 3h por un agente exterior en un tiempo 2t. Si el movimiento es uniforme, la potencia con que se realizó el trabajo es:

• A) 6 Mg · h/t
• B) 3 Mg · h/t
• C) 3 Mg · h/2t
• D) Mg · h/2t
• E) Mg · h/6t

Problema 12

Con respecto a la energía cinética de un cuerpo, ¿cuál de las siguientes afirmaciones es incorrecta?

• A) La energía cinética de un cuerpo depende de su masa y rapidez.
• B) La energía cinética no puede ser negativa.
• C) Si duplicamos la rapidez de un cuerpo, su energía cinética se cuadruplica.
• D) El gráfico de energía cinética de un cuerpo en función de su rapidez es una parábola.
• E) La energía cinética de un cuerpo es proporcional a su rapidez.

Problema 13

Al caer libremente un cuerpo desde una altura h, se puede decir de sus energías potencial (Ep) y cinética (Ec) en la mitad de la altura, que:

• A) disminuyen Ep y Ec a la mitad.
• B) se mantienen Ep y Ec.
• C) duplican sus valores Ep y Ec.
• D) se duplica Ep y disminuye Ec.
• E) aumenta Ec y disminuye a la mitad Ep.

Problema 14

Si la masa de un cuerpo disminuye a la mitad y su rapidez se cuadruplica, entonces su energía cinética se:

• A) duplica.
• B) cuadruplica.
• C) hace 32 veces mayor.
• D) hace 16 veces mayor.
• E) octuplica.

Problema 15

El cuerpo de la figura 14 se desplaza por un plano horizontal sin roce con una velocidad de 3 m/s y, en seguida, sube una rampa también sin roce alcanzando una altura máxima h. Si la masa del cuerpo es 1 kg, la energía potencial cuando llegue a A:

• A) dependerá del ángulo α.
• B) será igual a 4,5 J.
• C) solo se puede calcular si se conocen α y h.
• D) solo se puede calcular si se conocen h y g.
• E) dependerá del valor de α, exclusivamente.

Problema 16

Una masa m se levanta a una altura h sobre el nivel del piso y luego se deja caer libremente. Si g es el módulo de la aceleración de gravedad, entonces el valor de su energía cinética después de recorrer 3/4 de h es igual a:

• A) mgh
• B) mgh
• C) mgh/4
• D) 3mgh/4
• E) 4mgh/3

Problema 17

Una partícula sube verticalmente con velocidad constante. Si Ep, Ec y E son, respectivamente, la energía potencial, cinética y mecánica, podemos afirmar que sus valores son tales que:

Problema 18

Un cuerpo de 10 kg que es arrojado horizontalmente sobre la cubierta de una mesa, inicia su movimiento con una rapidez de 10 m/s y abandona la cubierta con una rapidez de 5 m/s. El trabajo realizado por la fuerza de roce es:

• A) nulo

Problema 9

Un bloque de 4 kg inicialmente en reposo es empujado por una fuerza constante y horizontal a lo largo de una distancia de 15 m sobre una superficie lisa y horizontal, durante 2 s. El trabajo realizado en Joules es:

• A) 50
• B) 150
• C) 250
• D) 350
• E) 450

Problema 10

Se instala un motor en lo alto de un edificio para realizar las siguientes tareas:

1. Elevar un cuerpo de masa 100 kg a 20 m de altura en 10 s.
2. Elevar un cuerpo de masa 200 kg a 10 m de altura en 20 s.
3. Elevar un cuerpo de masa 300 kg a 15 m de altura en 30 s.

El orden creciente de las potencias que el motor deberá desarrollar al ejecutar las tareas anteriores es:

• A) I, II, III
• B) I, III, II
• C) II, I, III
• D) III, I, II
• E) II, III, I

Cuestiones Adicionales de Física

Problema 1

La figura 5 muestra la fuerza que actúa sobre un cuerpo paralelamente a su trayectoria, en función de la distancia x. ¿Cuál es el trabajo realizado por la fuerza cuando el cuerpo va de x = 2 m a x = 6 m?

• A) J
• B) 10 J
• C) 32 J
• D) 50 J
• E) 64 J

Problema 2

Un motor de potencia P = 50 kW acciona un vehículo durante 2 h. ¿Cuál es el trabajo realizado por el motor?

• A) 0,1 KWh
• B) 1,0 KWh
• C) 10 KWh
• D) 100 KWh
• E) 100 KW

Problema Sin Número 1

¿Qué trabajo se debe realizar sobre un cuerpo de 10 kg de masa para que aumente su rapidez de 2 m/s a 8 m/s?

• A) 400 J
• B) 300 J
• C) 200 J
• D) 100 J
• E) 40 J

Problema Sin Número 2

Si la energía potencial de un cuerpo de masa 2 kg es 100 J, la rapidez que debe tener este mismo cuerpo para tener los 100 J de energía en su forma cinética, si se mueve en una superficie horizontal sin roce, es:

• A) 10 m/s
• B) 200 m/s
• C) 10 m/s
• D) 100 m/s
• E) ninguna de las anteriores

Problema Sin Número 3

Se lanza un cuerpo de masa m verticalmente hacia arriba con una energía cinética inicial Eo. Cuando el cuerpo pasa por un punto situado a una altura h y despreciando el roce con el aire, su energía cinética será igual a:

• A) Eo
• B) Eo + mgh
• C) Eo – mgh
• D) mgh
• E) mgh – Eo

Conceptos Fundamentales de Trabajo y Energía

Problema 1

El trabajo realizado por la fuerza peso sobre un cuerpo es siempre igual a cero si este se mueve:

• A) verticalmente hacia arriba.
• B) horizontalmente.
• C) verticalmente hacia abajo.
• D) descendiendo por un plano inclinado.
• E) verticalmente hacia arriba o hacia abajo.

Problema 2

¿Cuál de las siguientes afirmaciones es verdadera con respecto a un cuerpo que sube por un plano inclinado rugoso con velocidad constante?

• A) El trabajo realizado por el peso del cuerpo es positivo.
• B) El trabajo hecho por la fuerza normal sobre el cuerpo es positivo.
• C) El trabajo hecho por el roce sobre el cuerpo es negativo.
• D) La fuerza de roce no realiza trabajo.
• E) Ninguna de las anteriores es verdadera.

Problema 3

Cuando una persona levanta un niño de 10 kg a una altura de 1,2 m, si g = 10 m/s², entonces esta persona está realizando un trabajo de:

• A) 1,2 · 10⁰ J
• B) 1,2 · 10¹ J
• C) 1,2 · 10² J
• D) 1,2 · 10³ J
• E) 1,2 · 10⁴ J

Problema 4

El gráfico de la figura 12 representa el módulo de la fuerza neta que actúa sobre un cuerpo en función de su rapidez. El área bajo la curva representa:

• A) impulso.
• B) variación de momentum.
• C) trabajo mecánico.
• D) aceleración.
• E) potencia mecánica.

Problema 5

¿En cuál de los siguientes casos es mayor el trabajo realizado?

• A) B) C) D) E)

Problema 6

Cuando un hombre sube por una escalera de a metros de largo, hasta una terraza ubicada a b metros del suelo, con una caja de c kilogramos, considerando g = 10 m/s², el trabajo realizado para subir la caja hasta la terraza es igual a:

• A) 10 b · c
• B) 10 a · c
• C) 10 a · b
• D) 10 a · b · c
• E) 10 · (a + b)

Problema 7

Una masa de 3 kg acelera desde el reposo según la fuerza representada en la figura 13. El trabajo realizado hasta los ocho metros es:

• A) 14 J
• B) 20 J
• C) 26 J
• D) 30 J
• E) 34 J

Problema 8

La potencia mecánica P de una máquina A que realiza su trabajo W en un tiempo t, comparado con la potencia P de una máquina B que realiza un trabajo 3W en un tiempo t/3, permite asegurar que P es:

• A) 9 P
• B) 3 P
• C) P
• D) P/3
• E) P/9