Calcula el trabajo que realiza la fuerza peso cuando un cuerpo de 3 kg de masa cae desde una altura de 10 m.
Tomar g = 9,8 m/s2
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Tomar g = 9,8 m/s2
Primero recordemos que el trabajo \( W \) se define como el producto escalar entre la fuerza aplicada \( F \) y el desplazamiento \( d \) en la dirección de la fuerza. En este caso, la fuerza aplicada es el peso del cuerpo, que se calcula como el producto de la masa del objeto \( m \) por la aceleración gravitatoria \( g \), es decir, \( F = mg \).
Dado que el cuerpo cae verticalmente, el trabajo realizado por la fuerza peso es positivo porque la fuerza y el desplazamiento están en la misma dirección. Por lo tanto, no hay necesidad de considerar el ángulo de inclinación entre la fuerza y el desplazamiento.
La masa del cuerpo es \( m = 3 \) kg y la altura desde la cual cae es \( h = 10 \) m. La aceleración gravitatoria se toma como \( g = 9.8 \) m/s\(^2\).
La fuerza peso \( F \) es igual a \( m \cdot g \), entonces:
\[ F = 3 \, \text{kg} \cdot 9.8 \, \text{m/s}^2 = 29.4 \, \text{N} \]
El trabajo \( W \) realizado por la fuerza peso se calcula como el producto de la fuerza \( F \) por el desplazamiento \( d \), que es la altura desde la cual cae el cuerpo:
\[ W = F \cdot d = 29.4 \, \text{N} \cdot 10 \, \text{m} = 294 \, \text{J} \]
El resultado es positivo, lo que indica que la fuerza peso realiza trabajo sobre el cuerpo mientras cae. Este resultado es esperado, ya que la fuerza peso y el desplazamiento son en la misma dirección. El valor del trabajo, 294 J, representa la cantidad de energía transferida al cuerpo durante su caída, contribuyendo a su aumento de velocidad y energía cinética.