Energía mecánica 1

El forzudo Igor levanta una pesa de 200 kg por encima de su cabeza, desde el suelo hasta una altura de 2 m.

 

a.     Hallar el trabajo que realiza la fuerza peso de la misma, en el ascenso.

 

ΔEP = - WP

 

Donde

ΔEp = variación de la energía potencial = Epf – Epi

 

Epf = energía potencial final = m g hf

g = aceleración de la gravedad = 10 m/s²

hf = distancia entre el suelo y la altura = 2 m

 

Epi = energía potencial inicial = m g hi

hi = altura inicial = 0

 

WP = trabajo de la fuerza peso 

 

Reemplazando

WP = -  m g hf = 200 kg 10 m/s² 2 m = - 4000 J

 

b.     ¿La fuerza que ejerce Igor es constante? Hallar el trabajo que realiza esta fuerza. (Sugerencia: tener en cuenta que las velocidades inicial y final de la pesa son nulas).

 

Fuerza de Igor NO es constante

 

WI = trabajo de Igor = - WP = 4000 J

  

c.      Calcular el trabajo que realiza Igor al mantener a la pesa en esa posición durante 10 segundos.

 

WI´ = 0 (No varia la altura)

 

      d.      Desde la posición anterior, hace descender a la pesa hasta su pecho, quedando a 1,2 m sobre el suelo. Hallar el trabajo que realiza la fuerza peso de la misma, en el descenso.

 

ΔEpd = - WPd

 

Donde

ΔEpd = variación de la energía potencial = Epfd – Epid

 

Epfd = energía potencial final =  m g hfd

hfd = distancia entre el suelo y la altura de su pecho = 1,2 m

 

Epid = energía potencial inicial = m g hid

hid = altura inicial d = 2 m

 

WP1 = trabajo de la fuerza peso 

 

Reemplazando

WPd = - (m g hfd – m g hid) = - (200 kg 10 m/s² 2 m – 200 kg 10 m/s² 1,2 m) = 1600 J

 

e.      ¿Qué trabajo habría realizado la fuerza peso, si Igor hubiera levantado la pesa desde el piso sólo hasta su pecho? Comparar con la suma de los trabajos hallados en a y en d.

 

ΔEpe = - WPe

 

Donde

ΔEpe = variación de la energía potencial = Epfe – Epie

 

Epfe = energía potencial final = m g hfe

hfe = distancia entre el suelo y la altura de su pecho = 1,2 m

 

Epie = energía potencial inicial = m g hie

hie = altura inicial e = 0 m

 

WPe = trabajo de la fuerza peso 

 

Reemplazando

WPe = - (m g hfe – m g hie) = - 200 kg 10 m/s² 1,2 m = -2400 J

 

WPad = WP + WPd  = - 4000 J + 1600 J = - 2400 J