Guía de ejercicios resueltos de trabajo y energía. TP04

Trabajo, Energía y Potencia: Solución del ejercicio n° 8 de energía mecánica, cinética y potencial. Problema resuelto. Ejemplo, cómo calcular la energía en fuerzas no conservativas

Problema n° 8 de trabajo, energía y potencia.

Problema n° 8) Un proyectil de 0,03 N de peso atraviesa una pared de 20 cm de espesor, si llega a ella con una velocidad de 600 m/s y reaparece por el otro lado con una velocidad de 400 m/s, ¿cuál es la resistencia que ofreció el muro?

Desarrollo

Datos:

P = 0,03 N

e = 20 cm = 0,20 m

vi = 600 m/s

vf = 400 m/s

Se adopta g = 10 m/s²

Fórmulas:

Ec = ½·m·v²

ΔEM = ΔEc + ΔEp = Ho

Solución

El enunciado no indica cambio en la altura, por lo tanto, la energía potencial es nula.

Como la pared ofrece resistencia hay pérdida de energía cinética, esto se expresa como el trabajo de de la fuerza "no conservativa" que ejerce la resistencia (Ho = LFr).

Ec f - Eci = LFr

½·m·vf² - ½·m·vi² = Fr·e

Fr = ½·m·(vf² - vi²)/e

De la fuerza peso obtenemos la masa del proyectil.

P = m·g

m = P/g

m = 0,03 N/10 m/s²

m = 0,003 kg

Luego:

Fr = ½·0,003 kg·[(400 m/s)² - (600 m/s)²]/0,20 m

Resultado:

Fr = -1.500 N

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