UNIVERSIDAD METROPOLITANA DE MONTERREY. DIVISION: BACHILLERATO. UNIDAD: PADRE MIER

Matricula:________Nombre:_______________________________________________Gpo:_____

Fsica 1. Bloque 4: Relacin del trabajo con la energa. Ejercicios propuestos 4.1: Trabajo mecnico.

Profesor: Ing. Angel Martnez

Concepto de trabajo en fsica, como el producto escalar entre la fuerza y el desplazamiento

El trabajo es una magnitud escalar producida solo cuando una fuerza mueve un objeto en la misma

direccin en que se aplica.

Expresin matemtica para el trabajo y la grafica que lo representa

Se calcula multiplicando la magnitud de la componente de la fuerza actuante en la misma

direccin en que se efecta el movimiento del objeto, por la magnitud del desplazamiento que este

realiza.

T = F cos d

T = Fd cos

Donde: T = trabajo realizado en Nm = joule = J

F cos = magnitud de la componente de la fuerza en la direccin del movimiento en

newtons (N)

d = magnitud del desplazamiento en metros (m).

Si la fuerza que mueve el objeto se encuentra por completo en la misma direccin en que se

efecta el desplazamiento, el ngulo es igual a cero y el cos = cos 0 = 1, donde el trabajo ser

igual a:

T = Fd

Se realiza un trabajo de un joule (1 J) cuando al aplicar una fuerza cuya magnitud es de un newton

a un objeto, este se desplaza un metro. De donde:

1 J = 1 N (1 m)

El joule es la unidad utilizada por el sistema internacional para medir el trabajo.

Trabajo positivo y negativo

El trabajo es una magnitud escalar, y por tanto no requiere direccin ni sentido para quedar bien

definido. Sin embargo, si un objeto sobre el cual acta una fuerza tiene una componente de

movimiento en sentido opuesto al sentido de la fuerza, entonces el trabajo hecho por esa fuerza es

negativo. En trminos generales, cuando una fuerza aplicada a un objeto tiene una componente en

la misma direccin del desplazamiento del mismo, con un ngulo comprendido entre 0 y 90, el

coseno de dicho ngulo tendr un valor positivo y por tanto, el trabajo mecnico realizado tambin

ser positivo. Pero, si la fuerza aplicada sobre el objeto, tiene una componente opuesta al

desplazamiento de dicho objeto, con un ngulo comprendido entre 90 y 180, el coseno de dicho

ngulo tendr un valor negativo y el trabajo mecnico realizado por la componente de la fuerza

tendr un valor negativo. Por ltimo, cuando la fuerza aplicada a un objeto es perpendicular al

desplazamiento del objeto, el ngulo tiene un valor de 90 y el coseno de este ngulo, es igual a

cero, por lo que el trabajo producido por dicha fuerza, tambin es cero.

Ejercicios propuestos 4.1

1. Se realiza un trabajo mecnico de 3500 J para elevar una cubeta con arena cuyo peso tiene

una magnitud de 350 N. Determina la altura a la que se elevo la cubeta.

2. Una persona levanta una silla cuyo peso tiene una magnitud de 49 N hasta una altura de

0.75 m. Qu trabajo realiza?

3. Determina el trabajo realizado al desplazar un bloque 3 m sobre una superficie horizontal,

si se desprecia la friccin y la fuerza aplicada tiene una magnitud de 25 N.

4. Qu magnitud de peso tendr un objeto si al levantarlo a una altura de 1.5 m se realiza

un trabajo de 88.2 joules?

5. Un ladrillo tiene una masa de 1 kg. a que distancia se levanto del suelo si se realizo un

trabajo de 19.6 joules?

6. Un viajero levanta su petaca cuyo peso tiene una magnitud de 196 N hasta una altura de

0.5 m. Calcular: a) Qu trabajo mecnico realiza?, b) Si se queda parado durante 2

minutos, sosteniendo la petaca a la misma altura, Cunto vale el trabajo mecnico?, c) Si

camina 5 m sin variar la altura de la petaca, Cunto vale el trabajo mecnico realizado?

7. Se aplica una fuerza de 18 N en forma horizontal sobre un objeto desplazndolo con una

magnitud de 6 m a velocidad constante. Cunto trabajo realiza? Considera despreciable

la magnitud de la fuerza de friccin.

8. a) Calcula el trabajo realizado por una fuerza de 200 N que forma un ngulo de 25

respecto a la horizontal al desplazar 2 m el objeto que se muestra en la figura: con P = 40

N, F = 200 N con un ngulo de 25 respecto al eje x positivo con d= 2 m.

b) Calcula el trabajo si la fuerza es paralela al desplazamiento.

c) Determina el trabajo si la fuerza es perpendicular al desplazamiento.

9. una persona cuyo peso tiene una magnitud de 686 N sube por una escalera que tiene una

longitud de 25 m hasta llegar a una altura de 15 metros. Calcular: a) Qu trabajo realizo?,

b) Qu trabajo realiza si sube a la misma altura de 15 m, pero usando una escalera cuya

longitud es de 35 metros?

10. una persona levanta un bulto de cemento de 490 N desde el suelo hasta colocarlo sobre su

hombro a una altura de 1.45 metros.

Calcular:

a) Qu trabajo realiza?

b) Si se queda parado 30 segundos, Cunto trabajo realiza?

c) Si mantiene el bulto a la misma altura y camina 5 m, Cunto trabajo realiza?

Formato de entrega: APA, realizar el procedimiento correspondiente en cada problema, y dibujar

los diagramas con instrumentos de precisin.

Bibliografa: Fsica 1 Serie integral por competencias, Hctor Prez Montiel, Grupo editorial Patria.

Correo: martinezzangel@gmail.com