Problemas y soluciones de energía y potencia de trabajo
b. Sea la velocidad inicial del objeto u. Apliquemos una fuerza externa sobre él para que se desplace una distancia s y su velocidad se convierta en v. En este caso, la energía cinética del cuerpo en movimiento es igual al trabajo necesario para cambiar su velocidad de u a v.
De (i) y (iii), vemos que la energía potencial del objeto en el punto A se ha transformado en su energía cinética en el punto C. Así, se puede concluir que la energía cinética de un objeto que cae libremente al llegar al suelo no es más que la transformación de su energía potencial inicial.
En el movimiento circular, la dirección de la fuerza que actúa sobre el objeto es radialmente hacia dentro y la dirección del movimiento del objeto es tangencial a la trayectoria circular en cada instante de tiempo. Así, el ángulo θ entre el vector fuerza y el vector desplazamiento es siempre de 90o, es decir, θ = 90o. Por lo tanto,
Las bolas poseerán la misma energía potencial porque los canales tienen la misma altura y el peso de las bolas es el mismo. Por lo tanto, las bolas al llegar al fondo de sus respectivos canales poseerán la misma energía cinética (siguiendo la ley de conservación de la energía). Por lo tanto, las bolas tendrán la misma velocidad en el fondo del canal. Debido a la misma velocidad, recorrerán la misma distancia en el suelo. Por lo tanto, las dos bolas recorren la misma distancia después de rodar por la pendiente porque poseen la misma energía potencial en la parte superior de los canales.
Trabajo y energía clase 9 pdf
Explicación: El trabajo se determina mediante la ecuación . Aquí, es la fuerza aplicada, es el desplazamiento del objeto y es el ángulo de la fuerza con respecto al movimiento del objeto. Como la gravedad está actuando sobre la caja, podemos resolver la fuerza de gravedad que causa el movimiento de la caja. Observa que en este caso se refiere al ángulo entre la gravedad y la trayectoria de la caja; así, el ángulo será de 60o, en lugar de 30o.
Observa cómo el trabajo realizado por la gravedad es igual a la energía potencial de la caja en la parte superior de la rampa. Esto se debe a que la energía mecánica se conserva en el sistema; por lo tanto, podemos establecer las dos ecuaciones iguales entre sí.
Observa que la masa de la caja para este problema es irrelevante. No hay desplazamiento vertical, por lo que la fuerza de gravedad no entra en juego. La única fuerza que importa en esta pregunta es la “fuerza de empuje”.
Dos estudiantes (el estudiante X y el estudiante Y) levantan una roca verticalmente del punto A al punto B. El estudiante X levanta directamente la roca del punto A al punto B, mientras que el estudiante Y utiliza una polea para levantar la roca. Esto permite al alumno Y aplicar una fuerza () que es tres veces menor que la aplicada por el alumno X (). Ambos estudiantes aplican la fuerza hacia arriba y tardan el mismo tiempo en completar esta tarea.
Preguntas y respuestas sobre el trabajo y la energía
Q1. Una fuerza de 7N como sobre un objeto. El desplazamiento es, digamos 8 m, en la dirección de la fuerza. Supongamos que la fuerza actúa sobre el objeto a través del desplazamiento. ¿Cuál es el trabajo realizado en este caso?
Q3. La energía cinética de un objeto de masa, m que se mueve con una velocidad de 5 ms 1 es de 25 ¿Cuál será su energía cinética cuando se duplique su velocidad? ¿Cuál será su energía cinética cuando su velocidad se triplica?
Q2. Un objeto lanzado con un cierto ángulo respecto al suelo se mueve en una trayectoria curva y cae de nuevo al suelo. Los puntos inicial y final de la trayectoria del objeto se encuentran en la misma línea horizontal. ¿Cuál es el trabajo realizado por la fuerza de gravedad sobre el objeto?
El trabajo realizado por la fuerza de gravedad sobre el objeto es cero. La fuerza de gravedad actúa en la dirección vertical hacia abajo y la distancia recorrida por el tiobj de la fuerza, en la dirección horizontal. Como no hay desplazamiento en la dirección horizontal, el trabajo realizado es cero.
Q5. Una masa de 10 kg se encuentra en un punto A de una mesa. Se mueve a un punto B. Si la línea que une A y B es horizontal. ¿Cuál es el trabajo realizado sobre el objeto por la fuerza gravitatoria? Explica tu respuesta.
Prueba de trabajo y energía
En este módulo, aprenderemos sobre el trabajo y la energía asociados al movimiento de rotación. La figura 10.13 muestra a un trabajador utilizando una muela eléctrica impulsada por un motor. Saltan chispas y se producen ruidos y vibraciones a medida que las capas de acero se desprenden del poste. La piedra sigue girando incluso después de apagar el motor, pero finalmente se detiene por la fricción. Está claro que el motor ha tenido que trabajar para hacer girar la piedra. Este trabajo se tradujo en calor, luz, sonido, vibración y una considerable energía cinética de rotación.
El motor trabaja haciendo girar la piedra de afilar, dándole energía cinética de rotación. Esa energía se convierte entonces en calor, luz, sonido y vibración. (Crédito: Foto de la Armada de EE.UU. por el marinero especialista en comunicación de masas Zachary David Bell)
Para hacer girar objetos como las muelas o los tiovivos es necesario realizar un trabajo. El trabajo se definió en Movimiento Circular Uniforme y Gravitación para el movimiento de traslación, y podemos basarnos en ese conocimiento al considerar el trabajo realizado en el movimiento de rotación. La situación rotacional más sencilla es aquella en la que la fuerza neta se ejerce perpendicularmente al radio de un disco (como se muestra en la figura 10.14) y permanece perpendicular cuando el disco comienza a girar. La fuerza es paralela al desplazamiento, por lo que el trabajo neto realizado es el producto de la fuerza por la longitud de arco recorrida: