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fecha de publicación01.12.2015
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FÍSICA UNIDAD 4 4º ESO

TRABAJO , ENERGÍA Y CALOR

Trabajo y Energía

1 . Determina la fuerza necesaria para efectuar un trabajo de 350 J sobre un carro que desplazamos una distancia de 10 m . ( R : F = 35 N)

2 . Un ascensor de 200 Kg de masa sube hasta una altura de 30 m con una velocidad constante utilizando un tiempo de 30 s . Otro ascensor, de 400 Kg, sube hasta 70 m a velocidad constante y le dedica un tiempo de 60 s.

  1. Calcula la potencia de ambos ascensores e indica cuál es el más útil.

  2. En cuanto tiempo ha de subir el segundo ascensor para tener la misma potencia que el primero?

3 . Un atleta de 60 Kg lleva una velocidad de 7,2 km / h y, al cabo de 30 s , dobla su velocidad . Determina:

a) La Energía cinética del atleta en la primera velocidad.

b) La Energía cinética en doblar la velocidad.

c) El aumento de energía cinética experimentado.

4. Determina la energía mecánica de una saltadora de trampolín que se encuentra a 4 m de altura y lleva una velocidad de 3 m/s.

5. Se tira un cochecito de juguete de 400 g sobre el suelo horizontal con una velocidad v. Si la fuerza de fricción del cochecito con el suelo es de 30 N y el cochecito recorre 5 m hasta que se para, determina:

a) El trabajo de la fuerza de fricción.

b ) La Energía cinética inicial.

c ) El valor de la velocidad inicial. .

6 . Se deja caer una piedra de 2 Kg de masa desde una altura de 10 m. Determina:

a) ¿De qué tipo es y cuánto vale la energía.

b ) ¿De qué tipo es y cuánto vale la energía que tendrá un instante antes de llegar al suelo .

c ) La velocidad en ese momento.

  1. La velocidad que tiene cuando pasa por la altura de 6 m.

7. Se lanza desde el suelo una bola de 200 g de masa con una velocidad de 20 m / s. determina:

a) ¿De qué tipo es y cuánto vale la energía inicial .

b ) ¿De qué tipo es y cuánto vale la energía al llegar al punto más alto .

c ) La altura que alcanza .

8 . Lanzamos un patín de 4 Kg hacia arriba a una velocidad de 3 m / s por un plano inclinado sin rozamiento. Mi mano se encuentra a una altura de 0,7 m en el camino del plano inclinado. Alcanzará el patín mi mano sin necesidad de moverla?

9 . Se deja caer una bola de 200 g por un plano inclinado, con el que no tiene fricción , desde una altura de 5 m . Calcula la velocidad de la bola al llegar al final del plano.

10 . Dejamos caer un bloque de piedra de 1Kg de masa desde una altura de 20 m . Si la velocidad que tiene un instante antes de llegar al suelo y toparse es de 15 m / s , haz los cálculos siguientes :

a) La Energía mecánica inicial.

b ) La energía mecánica final.

c ) La energía degradada por culpa de la fricción con el aire .

11 . Desplazamos una caja a lo largo de 30 m sobre una superficie horizontal arrastrándola mediante una cuerda que ejerce una fuerza sobre la caja de 100 N. Sabiendo que la fuerza de fricción es de 10 N, calcula :

a) El trabajo que efectúa la tensión de la cuerda .

b ) El trabajo que efectúa la fricción .

c ) El trabajo que efectúa el peso de la caja .

d) El trabajo que efectúa la normal .

12 . Un esquiador de 70 Kg de masa inicia la subida de una pendiente con una velocidad de 6 m / s.

Sabiendo que sube una altura de 1,2 m y se detiene, haz los cálculos necesarios para responder :

a ) ¿Cuánto vale la energía mecánica inicial del esquiador?

b ) ¿Cuánto vale su energía mecánica final.

c ) ¿Cuánta energía mecánica ha perdido el esquiador en la subida .

d) ¿Cuál ha sido la causa de la pérdida de energía mecánica y en qué otro tipo de energía se ha transformado .

13 . Una vagoneta de 200 kg de masa se encuentra sobre una vía recta y horizontal . Calcula el trabajo y la potencia realizados en los siguientes casos:

a) Cuando es empujada con una fuerza de 10 N durante 50 s sin conseguir moverla.

b ) Cuando es empujada con una fuerza de 200 N y recorre 10 m en 10 s.

c ) Cuando tiramos de la vagoneta con una fuerza de 400 N formando un ángulo de 60 con la vía , y recorre 20 m en 15 s .

Calor

14 . Calcula la cantidad de calor que hace falta para subir a 70 º C la temperatura de 4 L de agua que se encuentran inicialmente a 25 º C.

Datos : calor especifica del agua es 4180 J / ( kg • K ) y la dagua = 1000 Kg/m3 .

15 . ¿A qué temperatura subirá 1 L de alcohol que se encuentra a 10 º C si el calor específico del alcohol es de 2470 J / ( kg • K ) y le comunicamos una energía térmica de 400000 J ? Dato : dagua = 1000 Kg/m3 .

16 . Mezclar medio litro de agua a 60 º C con un cuarto de litro de agua a 30 º C. Determina la temperatura de equilibrio que alcanzará la mezcla. Dato : dagua = 1000 Kg/m3 .

17 . Determina el calor específico de una pieza metálica sabiendo que su masa es de 400 g y que , si cuando está a 70 º C se sumerge en 1 L de agua a 25 º C , la mezcla alcanza una temperatura de equilibrio de 27 º C. Dato : Ce agua = 4180 J / Kg • K

18 . Se introduce una pieza de 100 g de plomo a 60 º C en un recipiente con medio litro de agua a 20 º C. Determina la temperatura final de la mezcla..

Datos : dagua = 1000 Kg/m3 ; Ce agua = 4180 J / Kg • K; Ce plomo = 1290 J / Kg • K

19 . Busca la temperatura final de 30 L de alcohol a 10 º C si se les transfiere una energía calorífica de 300000 J. Calcula cuánta energía térmica deberíamos comunicar a esta cantidad de alcohol para elevar su temperatura hasta los 80 º C.

Datos : d alcohol = 880 kg/m3 ; Ce alcohol = 24700 J / Kg • K

20 . Sumergimos una barra de hierro de 400 g a 150 º C en 3 L de agua a 10 º C. ¿Cuál será la temperatura de equilibrio?

Datos: dagua = 1000 Kg/m3 ; Ce hierro = 450 J / Kg • K; Ce agua = 4180 J / Kg • K

Soluciones:

  1. ( R : F = 35 N)

  2. ( R : P1 = 1.960 W ; P2 = 4.573,3 W )

  3. ( R : Ec = 120 J )

( R : Ec = 480 J )

( R: 360 J )

  1. ( R : Me = 43,7 J )

  2. ( R : W = - 150 J )

( R : Ec = 150 J )

( R : v = 27,4 m / s)

  1. ( R: 196 J )

( R: 196 J )

( R : v = 14 m / s)

( R : v = 8,85 m / s)

  1. ( R : E = 80 J )

( R : E = 80 J )

( R : h = 40, 8 m )

  1. ( R : h = 0,46 m )

  2. ( R : v = 6,3 m / s)

  3. ( R : Me = 196 J )

( R : Me = 0 J )

( R: 83,5 J )

  1. ( R : W = 3000 J )

( R : W = 300 J )

( R : W = 0 J )

( R : W = 0 J )

  1. ( R : Ec = 1,260 J )

( R : Ec = 823.2 J )

( R:  E = 436.8 J )

  1. ( R : W = 0 J y P = 0 w )

( R : W = 2000 J y P = 200 w )

( R : W = 4000 J y P = 266,67 W )

  1. ( R : Q = 752400 J )

  2. ( R : Q = 194 º C )

  3. ( R : teq = 50 º C )

  4. ( R : ce = 486 J / Kg • K )

  5. ( R : teq = 20,24 º C )

  6. ( R : tf = 14,54 º C; Q = 4.564.560 J )

  7. ( R: 12,15 º C )



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