NO ME SALEN
PROBLEMAS RESUELTOS DE FÍSICA DEL CBC
(Leyes de conservación)

 

Adicional No me salen E29* - Un cuerpo se encuentra apoyado sobre un plano inclinado a una altura h = 6 m sobre la base. Se lo suelta desde el reposo, baja por el plano inclinado y al llegar a la base su velocidad es 10 m/s. Para este trayecto se puede asegurar que:

    a) La energía mecánica del cuerpo se conservó.    
    b) El trabajo de la fuerza peso fue negativo.
    c) El trabajo de las fuerzas conservativas fue nulo.
    d) El trabajo de las fuerzas conservativas fue menor que 0.
    e) El trabajo de las fuerzas no conservativas fue nulo.
    f)
El trabajo de las fuerzas no conservativas fue menor que 0.

   

Ya sabés... no se puede, responsablemente, resolver un ejercicio sin hacer un esquema o un gráfico. Vamos con un esquema.

   

Le puse nombre a las situaciones mencionadas en el enunciado. Veamos qué dice la conservación de la energía mecánica para esta transformación:

Wno-cAB = ΔEMAB

Wno-cAB = EMB EMB

Wno-cAB = ECB + EPB ( ECA + EPA)

La energía cinética en A es nula, porque el enunciado afirma que el curpo partió desde el reposo. Y la energía potencial en B también es nula porque -es lo más práctico- tomamos nivel cero en B.

   

Wno-cAB = ECB EPA

Wno-cAB = ½ m vB² m g hA

Wno-cAB = ½ m vB² m g hA

No hay muchos datos... pero no arruguemos, sigamos adelante un poco más:

Wno-cAB = ½ m 100 m²/s² m 10 m/s² 6 m

Wno-cAB = m (50 m²/s² 60 m²/s²)

Wno-cAB m 10 m²/s²

Más no podemos hacer, porque no tenemos el valor de la masa del cuerpo... pero con esto basta y sobra. Vamos las las opciones:

a) La energía mecánica del cuerpo se conservó. FALSO, como se ve en esa expresión que vos pensabas que no servía para nada... Ya vimos que la energía mecánica disminuyó, y que la disminución vale:

ΔEMAB = m 10 m²/s²

Donde m no sabemos cuánto vale, pero seguro que es un número positivo (como todas las masas), de modo que no nos cambia el signo -y el significado- de la respuesta.

b) El trabajo de la fuerza peso fue negativo. FALSO. Si el cuerpo desciende, el peso hace un trabajo positivo. Si tenés alguna duda, aplicá el teorema del trabajo de la fuerza peso:

WPesoAB = ΔEPAB

WPesoAB = (EPB EPB)

WPesoAB = (m g hB m g hA)

WPesoAB = ( m g hA)

WPesoAB = m g hA

Positivo

c) El trabajo de las fuerzas conservativas fue nulo. FALSO. ya lo viste en el ítem anterior, el peso, que es una fuerza conservativa, hace un trabajo distinto de cero, y positivo. Y no hay otra fuerza conservativa actuando (tratá de inventar alguna).

Igualmente te voy a hacer una demostración más prolija, porque la respuesta no puede depender de que inventes o no inventes fuerzas... hay que atenerse a los datos del enunciado. Hablemos del conjunto de todas las fuerzas, o sea, de la resultante.

Wres = ΔECAB                                  Wres > 0

No cabe duda que la resultante hace un trabajo positivo, ya que la velocidad de B es mayor que la de A.

Separemos las fuerzas que contribuyen a la resultante en los dos grupos: conservativas y no conservativas.

WcAB + Wno-cAB = ΔECAB                  WcAB + Wno-cAB > 0

Ya habíamos visto que el trabajo de las no-conservativas era negativo, luego si lo pasás sumando al segundo miembro, no cabe duda de que:

WcAB > 0

d) El trabajo de las fuerzas conservativas fue menor que 0. FALSO. Ya lo vimos.

e) El trabajo de las fuerzas no conservativas fue nulo. FALSO, esto ya me está cansando.

f) El trabajo de las fuerzas no conservativas fue menor que 0. VERDADERO. Eso es justamente lo que vimos en el primer desarrollo energético.

   
     
  El trabajo de las fuerzas no conservativas
fue menor que 0
opción f)
   

 

   
* Este ejercicio formó parte del examen libre de Biofísica tomado en dic-2010.
Para ver el tema completo y el resto de las resoluciones entrar acá.
   
DESAFIO: ¿cuánto tendría que haber valido la velocidad en B para que el trabajo de las no conservativas fuera nulo?   Ricardo Cabrera
Algunos derechos reservados. Se prohibe terminantemente imprimir en blanco y negro y sin citar al autor que sigue tomando mate. Última actualización ene-14. Buenos Aires, Argentina.