Este documento presenta una serie de problemas relacionados con el trabajo, la potencia y la energía cinética. Los problemas cubren temas como determinar el trabajo realizado por diferentes fuerzas, calcular la velocidad y energía cinética de objetos en movimiento y analizar situaciones mecánicas involucrando fuerzas constantes y no constantes. El documento proporciona información como masas, fuerzas, ángulos de inclinación, coeficientes de fricción y distancias de movimiento necesarias para resolver cada problema.

1. UNIVERSIDAD PERUANA CAYETANO HEREDIA
FÍSICA
Problemas de trabajo, potencia y energía cinética
1. Determine la veracidad o falsedad de las tres proposiciones siguientes:
a) Solo fuerzas conservativas realizan trabajo.
b) Si únicamente se ejercen fuerzas conservativas, la energía cinética de una partícula
no varía.
c) El trabajo realizado por una fuerza no conservativa en una trayectoria cerrada,
algunas veces es nulo.
2. El bloque de 2,00 kg de masa parte del reposo desde una altura h = 5,00 m. El plano
inclinado forma un ángulo de 30,0º con la horizontal. Determine el trabajo neto o
resultante de todas las fuerzas que actúan sobre el bloque al llegar a la base del plano
para los siguientes casos:
a) No hay fricción entre el plano y el bloque.
b) El coeficiente de fricción entre el plano y el bloque es de 0,01
3. bloque de masa 2,00 kg se mueve sobre una superficie horizontal impulsado por la
acción de una fuerza que varía según la figura mostrada. Figura1Con la información
brindada, determine:
a) El trabajo neto sobre el bloque en todo el trayecto.
b) Considerando la figura, el trabajo efectuado por la fuerza cuando se mueve desde x = 0 a
x = 7,00 m .
c) La rapidez con la que se traslada cuando x = 3,00 m .
4. Un automóvil malogrado es subido por una rampa que forma cierto ángulo con la
horizontal por acción de un cable.
a) Indique que fuerzas realizan trabajo positivo, cero o negativo.
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2. b) Se requiere cierto trabajo mecánico W para acelerar un automóvil desde el
reposo hasta una rapidez v. ¿Cuánto trabajo mecánico se requiere para acelerarlo
desde el reposo hasta una rapidez 2v? De su respuesta sólo en función de W.
5. Un cuerpo de 0,250 kg se mueve sobre una superficie horizontal. Sobre el cuerpo actúa
una fuerza horizontal F, la cual varía con la posición x como se muestra en la figura.
a) Halle el trabajo realizado por la fuerza F cuando
la partícula se mueve desde x = 0 hasta x = 4,00 F (N)
m.
b) Si la partícula pasa por la posición x = 2,00 m
con una rapidez de 3,00 m/s, ¿cuál es la energía x
cinética del cuerpo en x = 4,00 m? (m)
c) ¿Qué velocidad tenia cuando paso por x = 0 m?
6. Un bloque de 2,80 kg que se lanza
con una rapidez de 45,0 m/s en
sobre una superficie horizontal
rugosa de 30,0 m de longitud, donde
el coeficiente de rozamiento
cinético entre el bloque y el piso es
0,800, luego se mueve sobre una
superficie lisa y empieza a ascender
hasta alcanzar la cima horizontal liza de la colina. Determine bajo estas condiciones:
a) El trabajo efectuado por la fricción
b) La velocidad con la que el bloque empieza a subir la colina
c) La velocidad con la que llega a la cima
d) Si al caer por el extremo opuesto de la cima, alcanza el piso con una rapidez de
10,0 m/s determine el trabajo efectuado por la fricción del aire al caer desde esa
altura
km
7. (Capitulo 6, pregunta 20) Una bala de 15,0 g posee una rapidez de 1,20 , determine:
s
a) La energía cinética.
b) La energía cinética, si su masa se reduce a su tercera parte y su rapidez se
triplica.
Respuesta:
a) EC = 1,08 × 10 J
4
b) EC = 3,24 × 10 J
4
1. (Capitulo 6, pregunta 22) Una masa de 6,00 kg en reposo se eleva a una altura de 3,00 m
con una fuerza vertical de 80,0 N , determine:
a) El trabajo realizado por la fuerza.
2

3. b) El trabajo realizado por el peso.
c) La energía cinética final.
Respuesta:
a) WF = 240 J
b) Wmg = −177 J
c) EC f = 63,0 J
8. (Capitulo 6, pregunta 25) Una partícula de 3,00 kg se desplaza con una rapidez de
m
2,00 cuando se encuentra en x = 0 . Esta partícula se encuentra sometida a una única
s
fuerza F, que varía con la posición del modo indicado en la siguiente figura, determine:
a) La energía cinética para x = 0 .
b) El trabajo realizado por la fuerza cuando la partícula se desplaza desde x = 0 a x = 4,00 m .
c) La rapidez de la partícula cuando se encuentra en x = 4,00 m .
Respuesta
a) EC i = 6,00 J
b) W0→4 = 12,0 J
m
c) v f = 3,46
s
9. (Capitulo 6, pregunta 26) Sobre una partícula actúa una fuerza que está relacionada con
la posición de la partícula por la formula Fx = Cx N , donde C es una constante.
3
3

4. Determine el trabajo realizado por esta fuerza al actuar sobre la partícula que se desplaza
desde x = 1,50 m a x = 3,00 m .
Respuesta W = 19,0C J
10. (Capitulo 6, pregunta 27) La última invención de Luis destinada a los propietarios de
perros urbanos es la correa X-R. Está constituida con un material semejante al caucho
que ejerce una fuerza Fx = −kx − ax cuando se alarga una distancia x, siendo constantes
2
k y a. Determine el trabajo realizado por la correa sobre un perro, si la persona
permanece estacionaria y el perro tira de ella. Alargando la correa de x = 0 m a x = x1 .
1 1
Respuesta W = − k ( x1 ) − a ( x1 )
2 3
2 3
11. (Capitulo 6, pregunta 30) Un bloque de masa 6,00 kg se desliza hacia abajo por un
plano inclinado sin rozamiento. El ángulo del plano inclinado es 60,0° , determine:
12. El trabajo de todas las fuerzas que afectan al bloque, cuando este se desliza 2,00 m
sobre el plano inclinado.
d) El trabajo total realizado sobre el bloque.
Respuesta:
a) Wmg = 102 J WN = 0
b) Wneto = 102 J
13. Del problema anterior, determine:
a) La rapidez del bloque después de recorrer 1,50 m si parte del reposo.
m
b) La rapidez del bloque después de recorrer 1,50 m si su rapidez inicial es 2,00
s
.
Resolución
m
a) v f = 5,05
s
m
b) v f = 5,43
s
14. (Capitulo 6, pregunta 31) Un cuerpo de 2,00 kg sujeto al extremo de una cuerda se
mueve sobre una superficie horizontal sin rozamiento en una circunferencia de 3,00 m
m
de radio. La rapidez del cuerpo es v = 2,50 , determine la tensión de la cuerda.
s
Respuesta T = 4,17 N
4

5. 15. Del problema anterior, determine el trabajo realizado por cada fuerza en una revolución.
Respuesta: todos los trabajos son nulos, porque no generan desplazamiento.
16. Un saco de 2,27 kg de harina se levanta 12,0 m verticalmente con una aceleración de
m
4,00 2 hacia arriba. Determine:
s
a) La fuerza para levantar el saco.
b) El trabajo de la fuerza para levantar el saco.
Respuesta
a) 31,3 N
b) 3,76 J
17. Para arrastrar un cuerpo de 10,0 kg por un plano horizontal se emplea una fuerza
constante de 50,0 N , formando un ángulo de 53,0º con la horizontal, determine:
a) El trabajo realizado por tal fuerza en un recorrido de 100 cm .
b) Si este trabajo se ha realizado en 5,00 min ¿Qué potencia se habrá desarrollado?
Respuesta:
a) W = 30,1 J
b) P = 0,100 W
18. ¿Cuánto trabajo se requiere para detener un electrón 9,11 × 10 −31 kg que se mueve con
8 m
una rapidez de 3,00 × 10 ?
s
Respuesta W = −4,10 × 10 −14 J
19. Un bloque de masa 6,00 kg se desliza hacia abajo por un plano inclinado sin
rozamiento. El ángulo del plano inclinado es 60,0° , determine:
a) Las fuerzas que interactúan con el bloque.
b) El trabajo de todas las fuerzas que afectan al bloque, cuando este se desliza
2,00 m sobre el plano inclinado.
c) El trabajo total realizado sobre el bloque.
d) La rapidez del bloque después de recorrer 1,50 m si parte del reposo.
m
e) La rapidez del bloque después de recorrer 1,50 m si su rapidez inicial es 2,00
s
.
Respuesta:
b) Wmg = 102 J , W N = 0
c) Wneto = 102 J
m
d) v f = 5,05
s
5

6. m
e) v f = 5,43
s
20. (Capitulo 6, pregunta 48) Un gato ha cazado un ratón y decide arrastrarle hasta la
habitación para que la dueña de la casa pueda admirar su acción cuando despierte. Para
arrastrar al ratón por la alfombra a velocidad constante v , basta aplicar una fuerza
horizontal constante de 3,00 N . Si la fuerza del gato le permite realizar este trabajo con
una potencia de 6,00 W , determine:
a) Su rapidez v.
b) El trabajo realizado por el gato en 4,00 s .
Repuesta:
m
a) v = 2,00
s
b) W = 24,0 J
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