175639794 Fisica Gilipollas 552013

170 CAPITULO 5 Trabajo y energía

◄ Figura 5.25 Diversión y trabajo

Véanse los

ejercicios 14 y 15.

15. Un padre empuja horizontalmente el trineo de su hija para subirlo por una cuesta nevada (figura 5.25). Si el trineo sube la pendiente con velocidad constante, ¿Cuánto trabajo efectúa el padre al empujarlo hasta la cima? (Algunos datos necesarios se dan en el ejercicio 14.) 16. Un globo aerostático asciende con rapidez constante. a) El peso del globo efectúa trabajo 1) positivo, 2) negativo o 3) cero. ¿Por qué? b) Un globo aerostático con una masa de 500 kg asciende con rapidez constante de 1.50 m/s durante 20.0 s. ¿Cuánto trabajo efectúa la fuerza de flotación hacia arriba? (Desprecie la resistencia del aire.) 17. Un disco (puck) de hockey con una masa de 200 g y una rapidez inicial de 25.0 m/s se desliza libremente hasta el reposo, en un espacio de 100 m sobre una superficie horizontal de hielo. ¿Cuántas fuerzas realizan algún trabajo diferente de cero sobre él conforme disminuye su rapidez? a) 1) ninguna, 2) una, 3) dos, o 4) tres. Explique su respuesta. b) Determine el trabajo realizado por todas las fuerzas individuales sobre el disco conforme disminuye su rapidez. 18. Un borrador con una masa de 100 g se encuentra sobre un libro en reposo. El borrador está inicialmente a 10.0 cm de cualquiera de las orillas del libro. De repente, se tira de este último muy fuerte y se desliza por debajo del borrador. Al hacerlo, arrastra parcialmente al borrador junto con él, aunque no lo suficiente para que éste permanezca sobre el libro. El coeficiente de fricción cinética entre el libro y el borrador es 0.150. a) El signo del trabajo realizado por la fuerza de fricción cinética del libro sobre el borrador es 1) positiva, 2) negativa o 3) la fricción cinética no realiza ningún trabajo. Explique su respuesta. b) ¿Cuánto trabajo realiza la fuerza de fricción del libro sobre el borrador en el momento que éste cae de la orilla del libro? 19. Un helicóptero ligero, de 500 kg, asciende desde el suelo con una aceleración de 2.00 m/s2. Durante un intervalo de 5.00 s, ¿cuál es a) el trabajo realizado por la fuerza de ascensión, b) el trabajo realizado por la fuerza gravitacional y c) el trabajo neto que se realiza sobre el helicóptero? 20. Un hombre empuja horizontalmente un escritorio que se encuentra en reposo sobre un piso de madera áspero. El coeficiente de fricción estática entre el escritorio y el piso es 0.750 y el coeficiente de fricción cinética es 0.600. La masa del escritorio es de 100 kg. El hombre empuja suficientemente fuerte para hacer que el escritorio se mueva, y continúa empujando con esa fuerza durante 5.00 s. ¿Cuánto trabajo realiza sobre el escritorio?

170 CAPITULO 5 Trabajo y energía

21. Un estudiante podría empujar una caja de 50 kg, o bien tirar de ella, con una fuerza que forma un ángulo de 30° con la horizontal, para moverla 15 m por una superficie horizontal. El coeficiente de fricción cinética entre la caja y la superficie es de 0.20. a) Tirar de la caja requiere 1, menos, 2, el mismo o 3, más trabajo que empujarla. b) Calcule el trabajo mínimo requerido tanto para tirar de la caja como para empujarla. 5.2 Trabajo efectuado por una fuerza variable 22. OM El trabajo efectuado por una fuerza variable de la forma es a) , b) , c) o d) nada de lo anterior. 23. PC Con respecto a su posición de equilibrio ¿se requiere el mismo trabajo para estirar un resorte 2 cm, que estirarlo 1 cm? Explique. 24. PC Si un resorte se comprime 2.0 cm con respecto a su posición de equilibrio y luego se comprime otros 2.0 cm, ¿cuánto trabajo más se efectúa en la segunda compresión que en la primera? Explique su respuesta. 25. Para medir la constante de cierto resorte, un estudiante aplica una fuerza de 4.0 N, y el resorte se estira 5.0 cm. ¿Qué valor tiene la constante? 26. Un resorte tiene una constante de 30 N/m. ¿Cuánto trabajo se requiere para estirarlo 2.0 cm con respecto a su posición de equilibrio? 27. Si se requieren 400 J de trabajo para estirar un resorte 8.00 cm, ¿qué valor tiene la constante del resorte? 28. Si una fuerza de 10 N se utiliza para comprimir un resorte con una constante de resorte de 4.0 x 102 N/m, ¿cuál es la compresión resultante del resorte? 29. Se requiere cierta cantidad de trabajo para estirar un resorte que está en su posición de equilibrio. a) Si se efectúa el doble de trabajo sobre el resorte, ¿el estiramiento aumentará en un factor de 1) √ , 2) 2, 3) 1/ √ , 4) . ¿Por qué? b) Si se efectúan 100 J de trabajo para estirar un resorte 1.0 cm, ¿qué trabajo se requiere para estirarlo 3.0 cm? 30. Calcule el trabajo que realiza la fuerza variable en la gráfica de F contra x en la figura 5.26. [Sugerencia: recuerde que el área de un triángulo es ]