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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
DEPARTAMENTO DE FORMACIÓN BÁSICA
CURSO DE NIVELACIÓN EN INGENIERÍA Y CIENCIAS
FÍSICA
Trabajo autónomo 18 – Trabajo y energía 2
NOMBRE: ........................................ FECHA: ……………………. PARALELO: …………….
PREGUNTAS
El trabajo de la fuerza de rozamiento y el calor generado
- Sobre la plataforma de un camión se coloca una carga de 80 kg. El camión, que parte del reposo,
acelera uniformemente hasta alcanzar una rapidez de 20 m/s en una distancia de 50 m a lo largo
de una carretera recta horizontal. Si los coeficientes de rozamiento entre la plataforma y la carga
son 𝜇
𝑒
= 0. 3 y 𝜇
𝑐
= 0. 2 , la fuerza de rozamiento que actúa sobre la carga es ____________ y
realiza un trabajo ____________, respecto a tierra.
a) estática – activo
b) cinética – activo
c) estática – resistivo
d) cinética – resistivo
e) cinética – nulo
- Se desea subir una caja con rapidez constante, desde el piso hasta una altura ℎ por tres planos
inclinados rugosos A, B y C (el coeficiente de rozamiento es el mismo para los tres). Los ángulos
de inclinación son 𝜃
𝐴
𝐵
𝐶
. Entonces se puede concluir que el calor generado debido al
rozamiento es:
a) menor para el plano A
b) menor para el plano B
c) menor para el plano C
d) el mismo para los tres planos e igual a cero
e) el mismo para los tres planos y diferente de cero
PROBLEMAS
Relación general del trabajo y la energía
Un vagón
Un pequeño bloque de 2 kg se suelta desde el reposo
en el punto 𝐴 para luego de deslizar por la pista
rugosa 𝐴𝐵𝐶 de la figura. Finalmente, se detiene en
C. El tramo 𝐵𝐶 es rugoso
. Determine el
trabajo realizado por la fuerza de rozamiento en el
tramo 𝐴𝐵.
𝑅: − 16 𝐽
- Sobre una partícula (𝑚 = 1 , 5 kg) que se desliza sobre
una superficie horizontal rugosa (μ = 0 , 2 ) actúa una
fuerza externa cuya componente en el eje 𝑥 varía de
acuerdo con el gráfico mostrado a continuación.
Determine la rapidez de esta cuando pasa por la
posición 𝑥 = 5 m Considere que parte del reposo en
la posición 𝑥 = 0 m.
𝑅: 2 √ 5 𝑚/𝑠
- El resorte de constante 𝑘 = 2 , 0 × 10
4
N/m de la figura
está comprimido 0 , 17 m cuando el bloque se ubica en 𝐴.
Determine la altura máxima, medida respecto a este
punto, que alcanza el bloque de 2 kg una vez que es
liberado.
𝑅: 10 , 73 m
- En la figura, el bloque 𝑚’ se suelta desde el reposo
en el punto C. Una vez llega al suelo, el bloque 𝑚
sigue deslizándose sobre la superficie horizontal
rugosa, hasta que se detiene, después de recorrer
una distancia adicional 𝑑. Utilizando la relación
general del trabajo y la energía, determine una
expresión para el coeficiente cinético de
rozamiento entre el bloque 𝑚 y la superficie
horizontal.
𝑅: 𝜇 =
ℎ𝑚`
𝑚(𝑑 + ℎ) + 𝑑𝑚`
- Una piedra de 15 , 0 kg baja deslizándose por una colina
nevada partiendo desde el punto 𝐴 con una rapidez de
10 , 0 m/s. La fricción entre los puntos 𝐴 y 𝐵 es
despreciable. Sin embargo, la superficie horizontal en la
base de la colina entre el punto 𝐵 y la pared vertical es
rugosa (𝜇
𝑒
= 0 , 80 y 𝜇
𝑐
= 0 , 20 ). Una vez que alcanza el
punto 𝐵, la piedra recorre 100 , 0 m y choca con un resorte
ideal muy largo cuya constante es 2 , 0 N/m. Determine a)
la rapidez de la piedra al llegar al punto 𝐵, b) la distancia que la piedra comprimirá al resorte. c)
¿La piedra se moverá después de haber sido detenida por el resorte? Analice que magnitudes
tendrían la fuerza elástica y la fuerza de rozamiento que actúan sobre la piedra en este instante.
𝑅: 𝑎) 22 , 36
m
s
𝑏) 16 , 22 m 𝑐) 𝑛𝑜
