Trabajo y energía

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SOLUCIONES

 

1.- El trabajo realizado por una fuerza F=Fxi+Fyj cuando el vector de posición de su punto de aplicación cambia de r1 a r2 se defina como:

2.- El motor de un avión reactor desarrolla cuando vuela a 500 m/s un empuje de 400 Kg. Determinar la potencia que realiza en el vuelo, si g = 10 m/s2.

  1. 4/5 . 104 W.
  2. 2 . 1015 W.
  3. 2 . 106 W.
  4. 2 . 104 W.

3.- El trabajo realizado por la fuerza F = (3xy, 2xy) N al actuar sobre una partícula entre los puntos (1,1) y (2,4) a lo largo de la curva y = x2 es:

  1. 24,32 J
  2. 38,95 J
  3. 36,05 J
  4. 27,76 J

4.- Una partícula de masa 1 kg se encuentra en el origen de coordenadas O(0,0) y actúa sobre ella una fuerza F=5 i N. El trabajo de esta fuerza para trasladarla desde el origen hasta el punto de coordenadas P(0,3), será:

  1. 15 J
  2. 0 J
  3. 7.5 J
  4. 30 J

5.- ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?

  1. Es posible que una máquina multiplique el esfuerzo y la velocidad al mismo tiempo.
  2. Consume potencia un coche que se mueve en una carretera plana sin rozamiento.
  3. Un individuo que está nadando contra la corriente en un río, de tal modo que permanece siempre en el mismo lugar, realiza un trabajo.
  4. Cuando dos grupos de muchachos tiran de una cuerda en sentidos contrarios y existe equilibrio se realiza trabajo.

6.- Un proyectil de 0,5 Kg que viaja horizontalmente a una velocidad de 2,3 m/s impacta contra un cartel de 2 Kg que está suspendido de una cuerda de 2 m de longitud. Después del impacto el bloque cartel-proyectil se eleva a una altura de:

  1. 0,01 m
  2. 0,1 m
  3. 0,5 m
  4. 1 m

7.- Se utiliza un pequeño motor eléctrico para poner en marcha un ascensor que eleva una carga de ladrillos, con un peso total de 800 N, hasta una altura de 10 m en 20 s. ¿Cuál es la potencia mínima que necesita el motor, suponiendo que la carga se levanta sin aceleración y que no hay pérdidas por rozamiento?.

  1. 40 N.m/s
  2. 400 J/s
  3. 4.000 w
  4. 400 J

8.- Si una partícula que es proyectada hacia arriba por un plano inclinado sin rozamiento se mueve hasta pararse, para posteriormente deslizarse hacia abajo hasta alcanzar su punto de partida: (señale la opción verdadera)

  1. La energía en el punto más alto es la mitad del valor de la energía cinética en el punto más bajo.
  2. La energía potencial en el punto más alto es distinta a la potencial del punto más bajo.
  3. La energía potencial en el punto más alto es igual a la energía cinética en el punto más bajo.
  4. La energía potencial en el punto más alto es la mitad del valor de la del punto más bajo.

9.- Un hombre que sostiene un peso m en una posición fija, el cual está suspendido por una cuerda a una altura h sobre el suelo:

  1. Realiza un trabajo mayor cuanto mayor es m y menor es h
  2. Realiza un trabajo mayor cuanto menor es m y mayor es h
  3. No realiza ningún trabajo.
  4. El trabajo que está realizando depende de la altura h.

10.- El trabajo realizado por la Fuerza F = 2x i – y j + 3z k cuando su punto de aplicación se traslada desde el punto A (0,0,0) al punto B (2,-1,3) es de:

  1. 18 J.
  2. 17 J.
  3. 9 J.
  4. 13 J.

11.- Dos alpinistas de igual masa, escalan una montaña siguiendo caminos diferentes; el primero recorre un camino corto y empinado y el segundo un trayecto largo y suave. Los puntos inicial y final son los mismos para ambos alpinistas. Comparar el trabajo realizado contra la fuerza de la gravedad en los dos caminos:

  1. W1 > W2
  2. W1 < W2
  3. W1 = W2 ¹ 0
  4. W1 = W2 = 0

12.-Energía mecánica . ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?.

  1. Se conserva cuando sobre un cuerpo solo actúan fuerzas conservativas.
  2. Su variación es igual al trabajo total desarrollado por las fuerzas conservativas que actúan sobre el cuerpo.
  3. Depende solo de la posición del cuerpo.
  4. No se conserva si solo actúan fuerzas elásticas.

13.-El rendimiento de una grúa que eleva un cuerpo de 500 kg de masa a una altura de 60 m en 30 s, siendo la potencia del motor de la misma 15 CV valdrá: (CV=735w).

  1. 1
  2. 0,5
  3. 0,88
  4. 0,92

14.-Cuando decimos que una máquina A tiene más potencia que otra máquina B, queremos decir que:

  1. La máquina A puede realizar más trabajo que la B.
  2. La máquina A tarda más tiempo que la B en realizar el mismo trabajo.
  3. En el mismo tiempo la máquina B efectuará menos trabajo que la A.
  4. La máquina A es más robusta que la B.

15.-¿Cuál de los siguientes principios de conservación es falso?.

  1. La cantidad de movimiento total p de un sistema de partículas se conserva constante, si la resultante de las fuerzas exteriores aplicadas es cero.
  2. El momento angular o cinético de un sistema de partículas se conserva constante si la resultante de los momentos de las fuerzas exteriores es nulo.
  3. La energía total de una partícula se conserva constante cuando sobre ella no actúa ninguna fuerza conservativa.
  4. La energía cinética de un sistema de partículas se conserva constante cuando el trabajo total desarrollado sobre el sistema es nulo.

16.- Una turbina accionada por un caudal de agua de 20 m3/s, a una velocidad de 20 m/s y que produce 2,35.106 w, ofrecerá un rendimiento de:

  1. 59%
  2. 89%
  3. 91%
  4. 35%

17.- Un coche sin derrapar por una carretera de montaña a 50 Km/h, lleva atado un maletín en el techo. En la subida se conserva:

  1. La cantidad de movimiento del maletín.
  2. La energía mecánica del maletín (cinética más potencial)
  3. La energía cinética del maletín
  4. El momento angular del maletín.

18. Sobre una partícula actúa una fuerza F = (x2 - y)i + 6xy3 j . Hallar el trabajo efectuado por la fuerza cuando el cuerpo se traslada desde el origen de coordenadas al punto B(1,2) a lo largo de la siguiente trayectoria: a lo largo del eje X, desde el origen al punto (1,0); y paralelo al eje Y desde (1,0) al punto (1,2).

  1. -5/3 Julios
  2. 24 Julios
  3. 73/3 Julios
  4. 1/3 Julios

19. ¿Cómo debe variar la potencia del motor de una bomba para que pueda bombear a través de un orificio fino, el doble de la cantidad de agua por unidad de tiempo?

  1. La misma potencia.
  2. Aumentar al doble.
  3. Aumentar cuatro veces.
  4. Aumentar ocho veces.

20. Se construye una columna cilíndrica con discos iguales de 1 m de altura y 50 Kg de peso, colocados unos encima de otros. Hallar el trabajo necesario para construir dicha columna si finalmente, tiene una altura de 10 m. (g = 10 m/s2).

  1. 15.000 Julios
  2. 20.500 Julios
  3. 22.500 Julios
  4. 25.000 Julios
 

21.- Una cadena de longitud L=2 m y de masa uniformemente distribuida, m=4 Kg, está colocada estirada sobre una mesa de manera que cuelga del borde de la mesa la cuarta parte de su longitud. Suponiendo que no existen rozamientos, hallar el trabajo que es necesario realizar para subir toda la cadena a la mesa, tirando horizontalmente del extremo superior que descansa sobre la mesa. Considérese g=10 m/s2.

A)    2,5 Julios

B)    5 Julios

C)   70 Julios

D)   1,25 Julios

22.- La potencia:

a)    Es el producto vectorial de la fuerza por la velocidad.

b)    En el Sistema Internacional tiene como ecuación de dimensiones:ML2T-2.

c)     En el Sistema Técnico tiene como ecuación de dimensiones FLT-1.

d)    Es una magnitud escalar que representa el trabajo realizado por una fuerza cuando en su punto de aplicación se desplaza 1 metro.

23.- Una fuerza variable actúa sobre un objeto que describe una trayectoria curvilínea S entre A y B. Si Ft y Fn son las componentes tangencial y normal de la fuerza respecto a la trayectoria, entonces:

a)    W = Ft . S

b)   

c)    

d)   

24.- Una partícula de 5 g de masa, incide horizontalmente, con una velocidad de 40 m/s, sobre el tronco de un árbol y penetra 10 cm. La fuerza media que opone el árbol es:

a)    40 N

b)    20 J

c)     36 N

d)    20 N

25.- Un muelle tiene una constante de elasticidad de 10 N/m y 10 cm de longitud. Para alargarlo de L1 = 12 cm hasta L2 = 14 cm, hay que hacer un trabajo de:

a)    26 mJ

b)    6 mJ

c)     0,1 J

d)    10 J

26.- Desde una terraza situada a 10 m de altura se lanzan dos pelotas verticalmente, una hacia arriba y otra hacia abajo, con igual velocidad inicial. Podemos asegurar:

a)    Llega al suelo de la calle con más velocidad la pelota que se lanzó hacia abajo.

b)    Legan las dos al suelo al mismo tiempo.

c)     Las dos llegan al suelo de la calle con igual velocidad.

d)    La que se lanzó hacia arriba tarda el triple de tiempo en llegar al suelo independientemente de la velocidad inicial.

27.‑ La longitud del cañón de un rifle para que una bala de 20 gramos de masa salga con una velocidad de 100 m/s, siendo la fuerza impulsora F= (100+4x) N es:

          A) 72 cm.

          B) 98 cm

          C) 37 cm.

          D) 34 cm.

28.‑ Un cuerpo con una masa de 10 g cae desde una altura de 3 m en una superficie con arena. El cuerpo penetra 3 cm en la arena hasta detenerse. Tómese g=9,8 m/s2.  ¿Qué fuerza ha ejercido la arena sobre el cuerpo?

A) ‑12,2 N

B) ‑14 N

C) ‑ 7,8 N

D) ‑ 9,8 N

29.‑ Una bala de rifle de masa 10 g, choca contra un bloque de masa 990 g que se encuentra en reposo sobre una superficie horizontal lisa, y queda incrustado en él. El bloque está unido a un resorte en hélice y el choque comprime el resorte 10 cm. El calibrado del resorte indica que para comprimirlo 1 cm es necesaria una fuerza de 100.000 dinas, ¿Cuál era la velocidad inicial de la bala?

A)    100 m/s

B)    10 m/s

C)   1 m/s

D) 1000 m/s

30) La siguiente figura muestra la relación fuerza-compresión de un parachoques. Una masa de 4’8 Kg choca frontalmente con el parachoques a una velocidad de 1 m/s. Suponiendo que las pérdidas energéticas debidas al rozamiento son nulas. ¿Qué longitud se comprimirá el parachoques antes de que comience a expandirse?.

A)  2 m

B)  0,2 m

C)

D) 1 m

31) La bala de un cañón, de masa 0,20 Kg, se lanza con una velocidad de 200 m/s en una dirección que forma 60º con respecto a la horizontal. Despreciando la resistencia con el aire, ¿cuál es la energía cinética de la bala en el punto más alto de la trayectoria?

A)  0 J

B)  1000 J

C) 3000 J

D) 200 J

32)      Un globo contiene inicialmente 0,3 m3 de gas a una presión de 105 Pa y experimenta un cambio de la presión (hasta 2.105 Pa) y el volumen (hasta 0,5 l), tal como indica la figura. ¿Cuál es el trabajo realizado por el gas?.

                                                            A) 20000 J

 B)  0 J

 C) 40000 J

 D) 60000 J

 

 

33. Una esfera, un cilindro y un aro, todos con la misma masa y el mismo radio, se sueltan desde el reposo sobre un plano inclinado desde la misma altura y ruedan sin deslizar. Los momentos de inercia respecto del eje de giro son respectivamente: ~ mr2, ~ rar2 y mr2. ¿Cual de ellos llegará en último lugar al suelo?. Se desprecia la resistencia a la rodadura.

A) El aro

B) El cilindro

C) La esfera

D) Todos a la vez

34. Calcular el momento desarrollado por el motor de un coche, si el eje gira a 3.900 rpm y desarrolla una potencia de 130 CV.     (1 CV = 735,5 w).

A)    367,75 / N.m

B)    1471 / N.m

C)   300 N.m

D)   735,5 / N.m

35.‑ Un cañón dispara un proyectil de 25 Kg con una velocidad inicial de 625 m/s, y una inclinación de 60° sobre la horizontal. La energía potencial en el punto más elevado de la trayectoria del proyectil es:

A) 1,25 x 105 Kgm.

B) 3,74 x 105 Kgm

C) 4,98 x 105 Kgm

D) 6,23 x 105 Kgm.

36.‑ Un cañón dispara un proyectil de masa m con una velocidad inicial v en la boca de fuego. Si la fuerza ejercida en el interior del tubo del cañón sobre el proyectil es: F(x) =          1/(1+x) la longitud del tubo es:

A)   

B)   

C)  

D)