Deber de fisica
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El documento presenta 14 ejercicios resueltos de física relacionados con energía potencial, energía cinética, trabajo y potencia. Los ejercicios involucran cálculos para determinar alturas, velocidades, energías y potencias usando las leyes de conservación de la energía y la definición de trabajo y potencia. Se proporcionan todos los datos necesarios para cada cálculo.
Deber de fisica
- 1. Enrique0975/ENRIQUE CENTENO EJERCICIOS RESUELTOS DE FISICA Energía Potencial, Energía Cinética, Trabajo y Potencia 1.- Un balón de rugby de 800g es lanzado verticalmente desde el suelo hacia arriba a un velocidad de 30m/s, si la energía cinética es idéntica a la energía potencial. Calcular: a).- Los datos conocidos. b).- La altura máxima que alcanza el balón. a). m=800g Vo=30 m/s Vf = 0 m/s g= 9.8 m/s2 800g 1kg 0.8Kg 1000g b). 𝑬𝒄 𝒐 + 𝑬𝒑 𝒐 = 𝑬𝒄 𝒇 + 𝑬𝒑 𝒇 𝐸𝑐 𝑜 = 𝐸𝑝 𝑓 1 2 𝑚 ∙ 𝑉𝑜 2 = 𝑚. 𝑔. ℎ ℎ = 𝑚 ∙ 𝑉𝑜 2 2𝑚. 𝑔 = 𝑉𝑜 2 2𝑔 = (30𝑚 /𝑠)2 2(9.8 𝑚/𝑠2) = 900 𝑚2 /𝑠2 19.6 𝑚/𝑠2 = 𝟒𝟓. 𝟗𝟐 𝒎 2.- Se deja caer un balón cuya masa es 0.3Kg desde una altura de 1m sobre el suelo. Si se tiene en cuenta que la energía cinética es igual a la energía potencial. a).- Cuál era su energía potencial gravitatoria inicial?. b).- Cuál es su energía cinética al llegar al suelo? c).- Con qué velocidad llega al suelo? m=0.3Kg Vo=0 m/s g= 9.8 m/s2 h= 1m a). 𝐸𝑝𝑜 = 𝑚. 𝑔. ℎ 𝐸𝑝𝑜 = (0.3𝐾𝑔). (9.8𝑚/𝑠2 ). (1 𝑚) = 𝟐. 𝟗𝟒𝑱 b). 𝐸𝑐𝑓 = 𝐸𝑝𝑜 𝐸𝑐𝑓 = 𝟐. 𝟗𝟒𝑱 c). 𝐸𝑐𝑓 = 1 2 𝑚 ∙ 𝑉 𝑓 2 𝑑𝑒𝑠𝑝𝑒𝑗𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑉𝑓 Vo=30 m/s Vf=0 m/s h Vf=? Vo=0 m/s h=1m
- 2. Enrique0975/ENRIQUE CENTENO 𝑉𝑓 2 = 2( 𝐸𝑐 𝑓 ) 𝑚 → 𝑽 𝒇 = √ 𝟐( 𝑬𝒑 𝒐) 𝒎 𝑟𝑒𝑒𝑚𝑝𝑙𝑎𝑧𝑜 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑽 𝒇 = √ 2(𝐸𝑐𝑓 ) 𝑚 = √ 2(2.94𝐽) 0.3 𝐾𝑔 = √ 5.88 𝐾𝑔𝑚2/𝑠2 0.3 𝐾𝑔 = √19.6 𝑚2 /𝑠2 = 𝟒. 𝟒𝟑𝒎/𝒔 3.- Un cuerpo de masa 40Kg resbala por el plano inclinado y liso y llega al suelo con una velocidad de 20 m/s. Si mediante la ley de conservación de energía determinamos que la energía potencial inicial es la misma que la energía cinética final. Determinar: a).- La energía potencial inicial b).- La altura en la que se encontraba el cuerpo m=40Kg Vo=0 m/s g= 9.8 m/s2 Vf = 20 m/s a).- 𝐸𝑐𝑓 = 1 2 𝑚 ∙ 𝑉 𝑓 2 = 1 2 (40𝐾𝑔) ∙ (20 𝑚/𝑠)2 = 𝟖𝟎𝟎𝟎𝑱 𝐸𝑝𝑜 = 𝐸𝑐𝑓 𝐸𝑝𝑜 = 𝟖𝟎𝟎𝟎𝑱 b).- 𝐸𝑝𝑜 = 𝑚. 𝑔. ℎ 𝑑𝑒𝑠𝑝𝑒𝑗𝑜 ℎ ℎ = 𝐸𝑝𝑜 𝑚. 𝑔 = 8000 𝐾𝑔𝑚2/𝑠2 (40𝐾𝑔)(9.8 𝑚/𝑠2) = 𝟐𝟎. 𝟒𝟏𝒎 4.- Un joven ejerce una fuerza horizontal constante de 4500 kg.Hm/min2 sobre un objeto que avanza 4x103 mm, si el trabajo realizado por el joven es de 1.75x107 gr.Dam2/min2. Determinar: a).- Los datos conocidos. b).- El ángulo que forman la Fuerza con el desplazamiento a).- F= 4500Kg.Hm/min2 d= 4x103 mm W=1.75x107 gr.Dam2/min2 4500Kg.Hm/min2 100 m 1 Min2 125 Kg.m/s2 1Hm 3600s2 4x103 mm 1m 4m 1000mm h=?Vf=20 m/s Vo=0 m/s
- 3. Enrique0975/ENRIQUE CENTENO 1.75x107 gr.Dam2/min2 1Kg 100 m2 1 min2 486.11 Kg.m2/s2 1000g 1Dam2 3600s2 b).- 𝑊 = 𝐹. 𝑑. 𝐶𝑜𝑠𝜃 𝐶𝑜𝑠𝜃 = 𝑊 𝐹. 𝑑 = 486.11 Kg. m2 /s2 (125 Kg. m/s2 )(4m) = 0.972222 → 𝜃 = 𝟏𝟑. 𝟓𝟒° 5).- Un hombre que va por la orilla de un río, tira una canoa con una fuerza de 7,5x106 gr.Hm/min2. Determinar el trabajo que realiza al correr 2.5x10-3 Km si la dirección de la cuerda forma 65º con el río. 7,5x106 gr.Hm/min2 1Kg 100 m 1 min2 208.33 Kg.m/s2 1000gr 1 Hm 3600s2 2.5x10-3 Km 1000m 2.5m 1Km 𝑊 = 𝐹. 𝑑. 𝐶𝑜𝑠𝜃 = (208.33 𝐾𝑔. 𝑚/𝑠2)(2.5𝑚)𝐶𝑜𝑠65° = 𝟐𝟐𝟎. 𝟏𝟏𝑱 6).- Una chica de 40Kg de masa trepa por una cuerda hasta 8 m de altura con velocidad constante en 15s. ¿Qué potencia desarrolla durante la ascensión? Datos: m=40Kg d=8m t=15s 𝐹 = 𝑚. 𝑔 = 40𝐾𝑔 (9.8𝑚/𝑠2 ) = 392𝑁 𝑃 = 𝑊 ∆𝑡 = 𝐹. 𝑑 ∆𝑡 = 392𝑁 × 8𝑚 15𝑠 = 3136𝐽 15𝑠 = 𝟐𝟎𝟗. 𝟎𝟕𝒘 7).- Si un cuerpo ejerce una energía cinética de 85535 gr.Hm2/min2, luego de haber recorrido 8Hm en aproximadamente ¼ de minuto. ¿Cuál será la masa de dicho cuerpo? 85535 gr.Hm2/min2 10000m2 1 Kg 1 min2 237.60 Kg.m2/s2 1Hm2 1000gr 3600s2 8 Hm 100 m 800 m 1Hm
- 4. Enrique0975/ENRIQUE CENTENO 0.25 min 60 s 15s 1min 𝑑 = 𝑣. 𝑡 → 𝑣 = 𝑑 𝑡 = 800𝑚 15𝑠 = 53.33 𝑚/𝑠 𝐸𝑘 = 1 2 𝑚 ∙ 𝑉 𝑓 2 𝑑𝑒𝑠𝑝𝑒𝑗𝑜 𝑚 𝑚 = 2𝐸𝑘 𝑉𝑓 2 = 237.60 𝐾𝑔. 𝑚2/𝑠2 (53.33 𝑚/𝑠)2 = 237.60 𝐾𝑔. 𝑚2/𝑠2 2844.09 𝑚2/𝑠2 = 0.08354 𝐾𝑔 → 𝟖𝟑. 𝟓𝟒𝒈𝒓 8).- Un cuerpo de 6,3x104 gr en Jupiter tiene una energía de 4,5x1010 gr.m2 /h2 a qué altura se encontrará dicho cuerpo Datos: m=6.3x104 gr W= 4.5x1010 gr.m2/h2 6.3x104 gr 1 Kg 63 Kg 1000 gr 4.5x1010 gr.m2/h2 1 Kg 1 h2 3.47 Kg.m2/s2 1000gr 1,296x107s2 Gravedad de Jupiter = 24.79 m/s2 𝐸𝑝 = 𝑚. 𝑔. ℎ ℎ = 𝐸𝑝 𝑚. 𝑔 = 3.47 𝐾𝑔𝑚2/𝑠2 (63𝐾𝑔)(24.79𝑚/𝑠2) = 3.47 𝐾𝑔. 𝑚2/𝑠2 1561.77 𝐾𝑔. 𝑚/𝑠2 = 2.22 × 10−3 𝑚 = 𝟎. 𝟐𝟐 𝒄𝒎 9).- Un motor de 35hp se pone a funcionar durante ¼ de hora. ¿Qué cantidad de trabajo produce? Datos: P=35hp t=0.25h 35 hp 745.7 J/s 26099.5 J/s 1 hp 0.25 h 3600s 900s 1 h
- 5. Enrique0975/ENRIQUE CENTENO 𝑃 = 𝑊 ∆𝑡 𝑊 = 𝑃. ∆𝑡 = (26099.5 𝐽 𝑠 ) (900 𝑠) = 23489550𝐽 = 𝟐, 𝟑𝟒𝟖𝟗𝟓𝟓× 𝟏𝟎 𝟕 𝑱 10.- Calcula la energía cinética de un vehículo de 1000Kg de masa que circula a una velocidad de 120 Km/h Datos: m=1000kg V=120 Km/h 120 km/h 1000m 1 h 33.33 m/s 1 Km 3600s 𝐸𝑘 = 1 2 𝑚 ∙ 𝑉2 = 1 2 (1000𝐾𝑔) ∙ (33.33𝑚/𝑠)2 = 1 2 (1000𝐾𝑔) ∙ (1110.89𝑚2/𝑠2) = 𝟓𝟓𝟓𝟒𝟒𝟓𝑱 11.- Calcula la energía potencial de un saltador de trampolín si su masa es de 50 Kg y esta sobre un trampolín de 12m de altura sobre la superficie del agua. Datos: m=50kg h=12m 𝐸𝑝 = 𝑚. 𝑔. ℎ = (50 𝐾𝑔)(9.8 𝑚/𝑠2 )(12 𝑚) = 𝟓𝟖𝟖𝟎 𝑱 12.- Una fuerza de 100N actúa sobre un cuerpo que se desplaza a lo largo de un plano horizontal en la misma dirección del movimiento. Si el cuerpo se desplaza 20m. ¿Cuál es el trabajo realizado por dicha fuerza? Datos: F= 100N d= 20m =0º 𝑊 = 𝐹. 𝑑. 𝐶𝑜𝑠𝜃 = (100𝑁)(20𝑚) 𝐶𝑜𝑠0° = (100𝑁)(20𝑚)(1) = 𝟐𝟎𝟎𝟎𝑱 13.- Un escalador con una masa de 60Kg invierte 30s en scalar una pared de 10m de altura. Calcular: a). El trabajo realizado en la escalada b). La potencia real del escalador Datos: m= 60Kg t= 30s h=10m
- 6. Enrique0975/ENRIQUE CENTENO a). 𝐹 = 𝑚. 𝑔 = 60𝐾𝑔(9.8 𝑚/𝑠2 ) = 588𝑁 𝑊 = 𝐹. 𝑑. 𝐶𝑜𝑠𝜃 = (588𝑁)(10𝑚) 𝐶𝑜𝑠0° = (588𝑁)(10𝑚)(1) = 𝟓𝟖𝟖𝟎𝑱 b). 𝑃 = 𝑊 𝑡 = 5580𝐽 30𝑠 = 𝟏𝟗𝟔𝒘 14.- Calcular el trabajo que realice el motor de un ascensor en una atracción para subir 1417Kg que es la masa del ascensor mas los pasajeros, hasta una altura de 30m. ¿Cuál es la potencia desarrollada por el motor si tarda en subir 24s? Datos: m=1417Kg h=30m t=24s a). 𝐹 = 𝑚. 𝑔 = 1417𝐾𝑔(9.8 𝑚/𝑠2 ) = 13886.6𝑁 𝑊 = 𝐹. 𝑑. 𝐶𝑜𝑠𝜃 = (13886.6𝑁)(30𝑚) 𝐶𝑜𝑠0° = (13886.6𝑁)(30𝑚)(1) = 𝟒𝟏𝟔𝟓𝟗𝟖𝑱 b). 𝑃 = 𝑊 𝑡 = 416598𝐽 24𝑠 = 𝟏𝟕𝟑𝟓𝟖.𝟐𝟓𝒘 15.- Al aplicar una fuerza de 45 kg.Km/min2 sobre un cuerpo hemos provocado un trabajo de 5,3x104 gr.Hm2 /min2 . Qué desplazamiento ha realizado el cuerpo si la fuerza aplicada llevaba una dirección de 75º? Datos: F=45 kg.Km/min2 W=5,3x104 gr.Hm2 /min2 d=? =75º 45 kg.Km/min2 1000m 1 min2 12.5 Kg.m/s2 1 Km 3600s 5,3x104 gr.Hm2 /min2 1 Kg 10000 m2 1 min2 147.22 Kg.m2/s2 1000gr 1 Hm2 3600s 𝑊 = 𝐹. 𝑑. 𝐶𝑜𝑠𝜃 𝑑 = 𝑊 𝐹. 𝐶𝑜𝑠𝜃 = 147.22 𝐾𝑔. 𝑚2/𝑠2 (12.5 𝐾𝑚. 𝑚/𝑠2)(𝐶𝑜𝑠75°) = 147.22 𝐾𝑔. 𝑚2/𝑠2 (12.5 𝐾𝑚. 𝑚/𝑠2)(0.258819) = 𝑑 = 147.22 𝐾𝑔. 𝑚2/𝑠2 (3.2352 𝐾𝑚. 𝑚/𝑠2) = 𝟒𝟓. 𝟓𝟏𝒎