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**Question 1**
**Question Stem:**
Un esquiador acuático es jalado por una lancha con rapidez constante de 12 m/s, tal como se muestra. Si la lancha tira horizontalmente de la cuerda con una fuerza constante de -100î N, determine la cantidad de trabajo mecánico desarrollado por la lancha sobre el esquiador en 5 s. (g = 10 m/s²).
**Options:**
A) 7 kJ
B) 6 kJ
C) 5 kJ
D) 4 kJ
**Chart/Diagram Description:**
* **Type:** Physical scenario diagram.
* **Main Elements:**
* A motorboat is depicted on water, moving to the left. Its constant speed is indicated by "v = 12 m/s" with an arrow pointing left.
* A person on water skis is being pulled by the boat via a rope. The skier is behind the boat.
* The rope connects the back of the boat to the skier.
* Water is represented under the boat and skier.
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**Question 2**
**Question Stem:**
Un joven de 54 kg desciende en su trineo sobre la superficie inclinada de nieve, tal como se muestra. Si la magnitud de la fuerza de rozamiento sobre el trineo es de 10 N, determine el trabajo neto sobre el sistema joven-trineo para el tramo AB. Desprecie el peso del trineo y g = 10 m/s².
**Options:**
A) 2780 J
B) 2960 J
C) 3140 J
D) 3420 J
**Chart/Diagram Description:**
* **Type:** Physical scenario diagram on an inclined plane.
* **Main Elements:**
* An inclined plane, representing a snowy surface.
* A person (joven) on a sled (trineo) is shown sliding down the incline.
* The path from the starting point A to the ending point B along the incline is labeled "10 m".
* The angle of inclination of the plane with the horizontal is labeled "37°".
* Point A is located at the top of the inclined path, and point B is at the bottom.
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**Question 3**
**Question Stem:**
Para arar las tierras del campo, un agricultor utiliza un arado de madera tirado horizontalmente por un buey. Un ingeniero agrónomo desea hacer un estudio del trabajo mecánico realizado por el buey sobre el arado y para ello determina la gráfica F-x, tal como se muestra. Determine dicha cantidad de trabajo mecánico calculado por el ingeniero para el tramo x ∈ [0;15] m.
**Options:**
(No options provided)
**Chart/Diagram Description:**
* **Type:** Combined illustration with a Force-Displacement (F-x) graph and a conceptual drawing.
* **Main Elements (Graph):**
* **Type:** Line graph.
* **X-axis:** Labeled "x(m)" (displacement in meters), with major ticks at 0, 5, 10, 15.
* **Y-axis:** Labeled "F(N)" (Force in Newtons), with a major tick at 800.
* **Data Points/Series:** A trapezoidal shape representing the force:
* From x = 0 m to x = 5 m, the force increases linearly from 0 N to 800 N.
* From x = 5 m to x = 10 m, the force remains constant at 800 N.
* From x = 10 m to x = 15 m, the force decreases linearly from 800 N to 0 N.
* **Main Elements (Illustration):**
* A traditional scene of an ox pulling a wooden plow through a field, guided by a farmer.
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**Question 4**
**Question Stem:**
Un joven de 50 kg se divierte deslizando en su skate sobre el rizo, tal como se muestra. Si en el tramo AB, el trabajo neto sobre el joven es -800 J, determine la cantidad de trabajo de la fuerza de rozamiento sobre el skate en dicho tramo. (g=10 m/s²).
**Options:**
(No options provided)
**Chart/Diagram Description:**
* **Type:** Physical scenario diagram of a skateboarder on a ramp.
* **Main Elements:**
* A curved ramp structure, similar to a half-pipe.
* A person on a skateboard is shown at two positions along the ramp:
* Point A: At the bottom of the ramp.
* Point B: Higher up on the ramp.
* A dashed line indicates the trajectory of the skateboarder from point A to point B.
* A vertical dimension is indicated by a dashed line between the horizontal level of A and point B, labeled "1.5 m", representing the vertical height difference between A and B.
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**Question 5**
**Question Stem:**
Un jugador de fútbol se dispone a cobrar un tiro libre luego de que un adversario le cometiera una falta. Si el jugador da un puntapié al balón, de 420 g de masa, e inicia su movimiento siguiendo la trayectoria AB, tal como se muestra. Para el tramo en mención, determine la cantidad de trabajo desarrollado por el viento sobre el balón, si el trabajo neto sobre el balón es de -80 J. (g=10 m/s²).
**Options:**
(No options provided)
**Chart/Diagram Description:**
* **Type:** Physical scenario diagram of a soccer kick.
* **Main Elements:**
* A soccer player is shown in the act of kicking a soccer ball from point A.
* A dotted parabolic line represents the trajectory of the ball from point A on the ground to point B in the air.
* Point A is on the ground where the kick originates.
* Point B is an elevated point along the trajectory.
* A vertical pole is depicted to the left of point B, with its height labeled "15 m", suggesting the height of an obstacle or a reference point.
* Arrows labeled "Viento" (Wind) are shown near point B, indicating a constant wind force acting horizontally to the right.
视频信息
答案文本
视频字幕
El trabajo mecánico es un concepto fundamental en física que describe la transferencia de energía cuando una fuerza actúa sobre un objeto en movimiento. Se define matemáticamente como el producto escalar entre la fuerza aplicada y el desplazamiento, considerando el ángulo entre ambos vectores. Cuando la fuerza y el desplazamiento tienen la misma dirección, el trabajo es positivo, indicando que se transfiere energía al objeto.
Resolvamos el problema del esquiador acuático. Tenemos una lancha que tira horizontalmente con una fuerza constante de 100 Newton a velocidad constante de 12 metros por segundo durante 5 segundos. Primero calculamos el desplazamiento: distancia igual a velocidad por tiempo, 12 por 5 igual a 60 metros. Luego aplicamos la fórmula del trabajo: W igual a F por d, 100 por 60 igual a 6000 Joules o 6 kilojoules. La respuesta correcta es la opción B.
Analicemos el problema del trineo en la pendiente. Un joven de 54 kilogramos desciende por una pendiente de 37 grados con fricción de 10 Newton. Primero identificamos las fuerzas: el componente del peso a lo largo de la pendiente es mg seno de 37 grados, igual a 54 por 10 por 0.6, que da 324 Newton. La fricción actúa en sentido opuesto con 10 Newton. La fuerza neta es 324 menos 10 igual a 314 Newton. El trabajo neto es fuerza neta por distancia: 314 por 10 igual a 3140 Joules. La respuesta es C.
Ahora analizamos el trabajo variable usando gráficas fuerza-desplazamiento. En el problema del arado, tenemos una gráfica trapezoidal donde la fuerza varía con la posición. El trabajo total es el área bajo la curva. Dividimos en tres secciones: el primer triángulo de 0 a 5 metros tiene área un medio por 5 por 800 igual a 2000 Joules. El rectángulo central de 5 a 10 metros tiene área 5 por 800 igual a 4000 Joules. El último triángulo tiene área 2000 Joules. El trabajo total es 8000 Joules.
Finalmente, analizamos un sistema complejo con múltiples fuerzas. Un balón de fútbol de 420 gramos sigue una trayectoria parabólica hasta 15 metros de altura, con trabajo neto de menos 80 Joules. Aplicamos el teorema trabajo-energía: el trabajo neto es la suma del trabajo gravitatorio más el trabajo del viento. El trabajo gravitatorio es menos mgh, menos 0.42 por 10 por 15, igual a menos 63 Joules. Por tanto, el trabajo del viento es menos 80 menos menos 63, igual a menos 17 Joules. El viento realiza trabajo negativo, oponiéndose al movimiento.