Question

Por medio del sistema de la figura pretende subir un objeto de peso 1000 N a una altura de 10 m.
Calcula:

a. La fuerza, f, necesaria para que el objeto suba con velocidad constante.
b. El trabajo realizado sobre el objeto.

Answer 1

Como el objeto se mueve a velocidad constante, la fuerza neta que se ejerce sobre él es cero.

Las fuerzas que actúan sobre el objeto son dos: su peso (proveniente de la atracción que ejerce la tierra sobre él) y la fuerza que se le aplique hacia arriba. Como la fuerza neta es cero, significa que la fuerza que se le aplica tiene la misma magnitud (pero sentido opuesto) que la del peso. Por tanto, la fuerza necesaria para que suba a velocidad constante es 1000 N (igual a su peso).

El trabajo es el producto de la fuerza por la distancia. Es decir, 1000 N * 10 m = 10.000 N*m = 10.000 joules.

Answer 2

a)
Es necesario tener informaciones acerca de todo el sistema de fuerzas.
Suponiendo que se trata de un cuerpo sostenido por un hilo, solamente existe el peso, como fuerza vertical hacia abajo, en este sistema. Existen tras casos posibles:

1) La fuerza de tension en el hilo, indicada hacia arriba, es igual al peso - EL CUERPO ESTA PARADO.

2) La fuerza de tension, indicada hacia arriba, es mas grande que el peso - EL CUERPO SE MUEVE HACIA ARRIBA.

3) La fuerza de tension en el hilo, indicada hacia arriba, es mas pequeñna que el peso - EL CUERPO SE MUEVE HACIA ABAJO (para el piso).

Conclusion: Para subir un cuerpo es necesario que la fuerza sea MAS grande que su peso.

b) El trabajo de la fuerza se calcula 

W = F . d

donde W = trabajo
F, la fuerza
d, el deslocamiento

La fuerza deve ser la fuerza resultante del sistema. Esto es, si la fuerza que se aplica para subir el cuerpo es de 1200 N, entoces la resultante es F = 1200 - 1000 = 200 N  (Las fuerzas tienen signos opuestos, el peso hacia abajo y la tension en el hilo hacia arriba).

En este caso, el trabajo seria dado por el siguiente calculo

W = 200 . 10 = 2000 J