UNIDAD 1. TRABAJO Y ENERGÍA

Ejercicios. 
Sección 6.1 Trabajo 

6.5. Un pintor de 75.0 kg sube por una escalera de 2.75 m que está inclinada contra una pared vertical. La escalera forma un ángulo de 30.08 con la pared. a) ¿Cuánto trabajo realiza la gravedad sobre el pintor? b) ¿La respuesta al inciso a) depende de si el pintor sube a rapidez constante o de si acelera hacia arriba de la escalera?

6.8. Un carrito de supermercado cargado rueda por un estacionamiento por el que sopla un viento fuerte. Usted aplica una fuerza constante  F ⃗=(30 N) i ⃗-(40 N) j ⃗  al carrito mientras éste sufre un desplazamiento  S ⃗=(-9 m) i ⃗-(3 m) j ⃗  ¿Cuánto trabajo efectúa la fuerza que usted aplica al carrito?

Sección 6.2 Energía cinética y teorema trabajo-energía

6.10. a) ¿Cuántos joules de energía cinética tiene un automóvil de 750 kg que viaja por una autopista común con rapidez de 65 mi/h? b) ¿En qué factor disminuiría su energía cinética si el auto viajara a la mitad de esa rapidez? c) ¿A qué rapidez (en mi/h) tendría que viajar el auto para tener la mitad de la energía cinética del inciso a)?

6.15. Use el teorema trabajo-energía para resolver los siguientes problemas. Usted puede utilizar las leyes de Newton para comprobar sus respuestas. Ignore la resistencia del aire en todos los casos. a) Una rama cae desde la parte superior de una secuoya de 95.0 m de altura, partiendo del reposo. ¿Con qué rapidez se mueve cuando llega al suelo? b) Un volcán expulsa una roca directamente hacia arriba 525 m en el aire. ¿Con qué rapidez se movía la roca justo al salir del volcán? c) Una esquiadora que se mueve a 5.00 m/s llega a una zona de nieve horizontal áspera grande, cuyo coeficiente de fricción cinética con los esquís es de 0.220. ¿Qué tan lejos viaja ella sobre esta zona antes de detenerse? d) Suponga que la zona áspera del inciso c) sólo tiene 2.90 m de longitud. ¿Con qué rapidez se movería la esquiadora al llegar al extremo de dicha zona? e) En la base de una colina congelada sin fricción que se eleva a 25.08 sobre la horizontal, un trineo tiene una rapidez de 12.0 m/s hacia la colina. ¿A qué altura vertical sobre la base llegará antes de detenerse?

Sección 6.4 Potencia

6.44. El consumo total de energía eléctrica en Estados Unidos es del orden de 1.0 * 10^19 J por año. a) ¿Cuál es la tasa media de consumo de energía eléctrica en watts? b) Si la población de ese país es de 300 millones de personas, determine la tasa media de consumo de energía eléctrica por persona. c) El Sol transfiere energía a la Tierra por radiación a razón de 1.0 kW por m^2 de superficie, aproximadamente. Si esta energía pudiera recolectarse y convertirse en energía eléctrica con eficiencia del 40%, ¿qué área (en km^2) se requeriría para recolectar la energía eléctrica gastada por Estados Unidos?

6.51. Potencia automotriz. Es frecuente que un automóvil de 1000 kg rinda 30 mi/gal cuando viaja a 60 mi/h en una carretera horizontal. Si este auto realiza un viaje de 200 km, a) ¿cuántos joules de energía consume, y b) cuál es la tasa media del consumo de energía durante el viaje? Observe que 1.0 gal de gasolina rinde 1.3* 10^9 J (aunque esto puede variar). Consulte el Apéndice E.