Fuerza aplicada en problemas de física

En la física, cuando se aplica una fuerza a un objeto y ese objeto se desplaza, trabajo

que se hace en el objeto. Usted puede calcular cuánto trabajo se realiza dada la masa del objeto y la distancia que viaja.

Esto puede ser útil la próxima vez que tenga que reorganizar los libros en el estante de biblioteca: mediante el cálculo de la cantidad de trabajo que usted hace, usted puede justificar coffee breaks más frecuentes!

Preguntas de práctica

1. ¿Cuál es el importe neto del trabajo hecho cuando un bibliotecario levanta un libro de 925 gramos desde el suelo hasta un punto a 1,5 metros por encima del suelo a una velocidad constante?

   Redondea tu respuesta a el julio próximo.

2. Una estantería tiene cinco estantes, cada 40 centímetros de distancia. Si Roger levanta un diccionario 2.8 kilogramos a una velocidad constante desde el segundo estante a la quinta plataforma, la cantidad de trabajo que hace?

   Redondea tu respuesta a tres dígitos significativos.

3. ¿Cuánto trabajo se realiza mediante un motor de automóvil que acelera un vehículo 800 kilogramos a partir de 25 kilómetros por hora a 40 kilómetros por hora en 5 segundos?

   El coeficiente de fricción entre los neumáticos del vehículo y el suelo es de 0.72. Redondea tu respuesta a la kilojulio más cercano.

Respuestas

Las siguientes son las respuestas a las preguntas de la práctica:

1. 0 J

   No hay fuerza neta sobre el libro si el libro no se está acelerando. A velocidad constante (velocidad) significa que la aceleración es igual a 0, y, debido F_red = mamá_red, si la_red = 0, entonces F_red = 0 también. Porque el trabajo es el producto de la fuerza y ​​la distancia, si la fuerza neta es 0, entonces el trabajo neto realizado también debe ser 0.

2. 32.9 J

   Primero convertir la distancia entre los estantes en las unidades apropiadas de metros:

   

   W = Fd, dónde W se realiza el trabajo en un objeto, F es la fuerza ejercida sobre el objeto, y d es la distancia que el objeto se mueve. Si los estantes son cada uno de 0,4 metros de distancia, la distancia entre tres estantes es (3) (0,4 m) = 1,2 m. Para calcular la fuerza que ejerce Roger para levantar el libro, dibuja un diagrama de cuerpo libre para encontrar F_L, dónde F_L es la fuerza "ascensor" que Roger ejerce.

   

   Ahora calcular la fuerza "levantar":

   

   Entonces sustituir esto en la fórmula para el trabajo, junto con la distancia calculada.

   

3. 285 kJ

   Primero convertir las velocidades a las unidades apropiadas de metros:

   

   Use la fórmula de velocidad-tiempo de resolver para la aceleración neta del coche:

   

   Use la fórmula de velocidad de desplazamiento de resolver para la distancia el coche se mueve en el intervalo de 5 segundos de tiempo:

   

   Para calcular el trabajo, que necesita tanto una distancia y una fuerza. Use un diagrama de cuerpo libre para ayudar a resolver por la fuerza.

   

   Utilice la segunda ley de Newton en las direcciones horizontal y vertical. En primer lugar, en el y dirección,

   

   Y luego en el X dirección,

   

   W = Fd dónde W se realiza el trabajo en un objeto, F es la fuerza ejercida sobre el objeto, y d es la distancia que el objeto se mueve. Por lo tanto:

   

   Por último, convertir su respuesta en las unidades solicitadas, kilojulios: