FISICA-1-Guia-3-2021

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Guía 3: Trabajo y Energía Mecánica 
Asignatura: Física 1 (Biotecnología) 
Docente (Teórica): Dr. Brian Wundheiler (bwundheiler@docentes.unm.edu.ar) 
Docente (Practica): Dr. Diego Melo (diego.melo@iteda.cnea.gov.ar) 
Día/Horario: Miércoles, 17 hs a 22 hs 
Año: 2021 
Problema 1: Un bloque con masa de 2.5 kg se desplaza 2.2 m a lo largo de una mesa horizontal sin 
fricción por la acción de una fuerza constante de 16 N dirigida 25° debajo de la horizontal. Determine 
el trabajo invertido sobre el bloque por: a) la fuerza aplicada, b) la fuerza normal que ejerce la mesa 
y c) la fuerza gravitacional. d) Determine el trabajo neto invertido en el bloque. 
 
Problema 2: La figura muestra la fuerza que actúa sobre una partícula en función de la posición. 
Encuentre el trabajo invertido por la fuerza en la partícula conforme esta se mueve entre: a) x = 0 
m y x = 8 m, b) x = 8 m y x = 10 m, y c) x = 0 m y x = 10 m. 
 
 
 
Problema 3: Una gota de lluvia de 3.35 x 10-5 kg de masa cae verticalmente con velocidad constante 
bajo la influencia de la gravedad y la resistencia del aire. Modelando la gota como una partícula 
determine el trabajo consumido en la gota cuando cae 100 m, debido a: a) la fuerza gravitacional, y 
b) la resistencia del aire. 
 
Problema 4: Una fuerza conservativa: F = (-Ax + Bx2) N, actúa sobre una partícula, siendo A y B 
constantes y x la posición de la partícula en metros. a) Calcule la función energía potencial U(x) 
asociada con esta fuerza asumiendo que U(x = 0m) = 0 J. b) Encuentre el cambio de energía potencial 
y el cambio de energía cinética del sistema cuando la partícula se traslada entre x = 2 m y x = 3 m. 
 
Problema 5: Una partícula se somete a una fuerza Fx que varía con la posición tal como muestra la 
figura. Encuentre el trabajo invertido por la fuerza en la partícula mientras se mueve entre: a) x = 0 
m y x = 5 m, b) x = 5 m y x = 10 m, y c) x = 10 m y x = 15 m. d) Determine el trabajo total invertido 
por la fuerza sobre la distancia x = 0 m y x = 15 m. 
 
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Problema 6: Una partícula de 1.18 kg de masa se une entre dos resortes idénticos en una mesa 
horizontal sin fricción. Ambos resortes tienen constante de resorte k e inicialmente no están 
estirados. a) La partícula se posiciona a una distancia x a lo largo de una dirección perpendicular a 
la configuración inicial de los resortes tal como indica la figura. Demuestre que la fuerza ejercida por 
los resortes sobre la partícula es: 
 
 
 
b) Demuestre que la energía potencial del sistema es: 
 
 
 
c) Elabore una gráfica de U(x) en función de x e identifique todos los puntos de equilibrio. Suponga 
L = 1.2 m y k = 40 N/m. d) Si la partícula se posiciona a 0.5 m hacia la derecha y después se libera, 
¿cuál es su velocidad cuando llega al punto de equilibrio x = 0 m?. 
 
 
 
Problema 7: Un objeto de 3 kg tiene inicialmente velocidad v1 = (6 i -2 j) m/s. a) ¿Cuál es su energía 
cinética?. b) ¿Cuál es el trabajo neto invertido en el objeto si su velocidad cambia a v2 = (8 i -4 j) 
m/s?. Nota: La definición del producto interno es: v2 = v . v. 
 
Problema 8: Un vagón de 6000 kg rueda a lo largo de la vía con fricción despreciable. El vagón se 
lleva al reposo mediante una combinación de dos resortes en espiral tal como indica la figura. Ambos 
resortes se describen mediante la ley de Hooke con k1 = 1600 N/m y k2 = 3400 N/m. Después de que 
el primer resorte se comprime una distancia de 30 cm, el segundo resorte actúa con el primero para 
 
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aumentar la fuerza mientras se presenta una compresión adicional. El vagón llega al reposo 50 cm 
después de hacer contacto con el sistema de los dos resortes. Halle la velocidad inicial del vagón. 
 
 
 
Problema 9: Un cañón de electrones contiene dos placas metálicas cargadas que se hallan entre si 
separadas a 2.8 cm. Una fuerza eléctrica acelera cada electrón desde el reposo hasta el 9.6% de la 
velocidad de la luz en esa distancia. Determine: a) la energía cinética del electrón al abandonar el 
cañón de electrones, b) la magnitud de la fuerza eléctrica constante que actúa sobre el electrón, c) 
su aceleración, y d) el tiempo de vuelo. 
 
Problema 10: Un cuerpo cuya masa es de 10 kg comienza a deslizar desde la parte alta de un plano 
inclinado, luego abandona la superficie inclinada y continua sobre una superficie horizontal, para 
finalmente detener su movimiento al comprimir 50 cm un resorte. Utilizando consideraciones 
energéticas y asumiendo que las superficies son libres de fricción, determine: a) la velocidad del 
cuerpo cuando este llega a la superficie horizontal, y b) la constante elástica del resorte. 
 
 
Problema 11: El lanzador de una bola en una maquina tiene un resorte con una constante de fuerza 
de 1.2 N/cm tal como indica la figura. La superficie sobre la que se mueve la bola esta inclinada 10° 
respecto de la horizontal. El resorte inicialmente se comprime 5 cm. Encuentre la velocidad de 
lanzamiento de una bola de 100 g cuando se suelta el embolo. Considere que la fricción y la masa 
del embolo son despreciables. 
 
 
 
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Problema 12: Un cuerpo cuya masa es de 10 kg se desplaza sin fricción sobre una superficie sinuosa 
tal como indica la figura. Utilizando criterios de conservación de la energía determine la velocidad 
que posee el cuerpo en los puntos A, B y C.