Una masa de 2.00 kg se une a un resorte vertical con una constante de 250 N/m. Un estudiante empuja verticalmente la masa hacia arriba con su mano, mientras desciende lentamente a su posición de equilibrio. a) ¿Cuántas fuerzas distintas de cero trabajan sobre el objeto? 1) una, 2) dos, 3) tres. Explique su razonamiento. b) Calcule el trabajo efectuado sobre el objeto por cada una de las fuerzas que actúan sobre éste conforme desciende a su posición original.
1) Peso de la masa suspendida
2) Fuerza de la mano
3) Fuerza elástica del resorte.
La deformación de resorte en equilibrio es
x = F/k = 2 kg . 9,80 m/s² / 200 N/m = 0,098 m
1) El trabajo del peso de la masa es T = 2 kg . 9,80 m/s² . 0,098 m = 1,92 J
2) El trabajo de la fuerza de la mano es T = - 1/2 k x² (fuerza variable). La fuerza es hacia arriba y el desplazamiento es hacia abajo
T = - 1/2 . 200 N/m (0,098 m)² = - 0,96 J
3) El trabajo de la fuerza elástica es T = 1/2 k x²; la fuerza es hacia abajo y el desplazamiento es hacia abajo.
T = 0,96 J
Saludos Herminio