TALLER DE RECUPERACIÓN DE FISICA GRADO ONCE: TRABAJO, POTENCIA Y ENERGÍA

Institución: educativa la libertadDocente: Jorge a. reyesEstudiante: Anguie Lorena Galvis Santamaría Grado: 11-A

LOGROS: Establece relaciones entre energía interna de un sistema termodinámico, trabajo y transferencia de energía, y las expresa matemáticamente.

1. Explica el concepto de trabajo y lo diferencia de su uso cotidiano.2. Aplica el concepto de potencia en la interpretación del consumo de energía.3. Explica los conceptos relacionados con la energía mecánica.4. Aplica el principio de conservación de la energía en la interpretación del movimiento

mecánico con presencia o no de fuerzas no conservativas 5. Identifica los tipos de energía que posee un cuerpo de acuerdo a su configuración y/o

características esenciales.6. Plantea y aplica condiciones para la energía mecánica se conserve en un determinado

sistema. 7. Interpreta el teorema del trabajo y la energía y los asocia para la solución de problemas.8. Aplica los conceptos de impulso y cantidad de movimiento en los ejercicios de choques.9. Aplica los conceptos aprendidos en la construcción de diseños experimentales

La figura muestra un tramo de una montaña rusa sin fricción

La energía mecánica del carro es tal que cuando llega al punto 4 se encuentre en reposo

1. La velocidad del carro en 1 es (demostrar)

Rta: la velocidad del carro 1 es (B).

2. La gráfica de la energía cinética como función de la coordenada x asociada a este movimiento es

Rta: la gráfica de la energía cinética como función de la coordenada x es la (c).

3. La energía cinética al llegar al piso, de un cuerpo de masa m que se suelta desde el reposo desde una altura h, es Ko . Si se deja caer desde el reposo un cuerpo de masa m/4, desde una altura h/2, la energía cinética al llegar al suelo es

A. Ko/6 B. Ko/8 C. 8 Ko D. Ko /2

Rta: la energia cinetica al llegar al suelo es Ko/8.

4. Un cuerpo de masa 9 Kg. se deja libre en el punto A de la pista mostrada en la figura. Si no hay rozamiento la constante elástica del resorte que se encuentra en E es de 1600 N/m, entonces el resorte se comprimirá

A. 0,125 m B. 0,5 m C. 0,5 m D. 0.75 m

Rta: el resorte se comprimirá 0,75m.

5. Otra rampa de mayor altura (h1>h)

y similar base se coloca junto a la rampa de altura h. En cada rampa se sueltan simultáneamente, dos bloques como se muestra en la figura.

Es correcto afirmar que (demostrar)

A. el bloque 1 llega al punto F con mayor velocidad que el bloque 2B. el bloque 2 llega al punto F con mayor velocidad que el bloque 1C. al llegar a los correspondientes puntos F los bloques tienen iguales velocidades, pero

el bloque 2 llega primeroD. al llegar a los correspondientes puntos F los bloques tienen iguales velocidades, pero

el bloque 1 llega primero

Considere un plano inclinado de altura h con una superficie lisa, es decir, sin fricción. En uno de los extremos ubicamos un bloque, como se ilustra en la figura.

6. Al imprimírsele un impulso, el bloque sube y luego baja por el plano inclinado. Para esta situación considere las siguientes proposiciones sobre las aceleraciones del bloque subiendo y bajando.

I. cambian su magnitud II. cambian su dirección III. no cambian su magnitud IV. no cambian su dirección

Las proposiciones verdaderas, durante el movimiento en el plano inclinado son (explicar porque)

A. I y II B. II y IIIC. I y IVD. III y IV

Rta: en el plano inclinado (cambian su magnitud) y (no cambian su dirección) porque las aceleraciones tienen diferente magnitud, y van en igual dirección, pero no en el mismo sentido.

7. La figura muestra un camino sin rozamiento y un resorte de coeficiente de elasticidad de 400, sí un bloque de masa 5 Kg, se desliza desde el punto A de altura h = 15.2 m. donde inicia con una velocidad de 4, ¿Qué distancia máxima se comprimirá el resorte, cuando el bloque choque¿Contra él?

A) 4 m

B) 2 m

C) 3.8 m

Rta: la distancia máxima que se comprimirá el resorte, cuando el bloque choque con él es de 2m.

10. Se lanza desde el suelo, verticalmente hacia arriba un objeto de masa 10 Kg con una velocidad inicial de 30 m/s. Calcula la altura máxima que alcanza el objeto.

Rta: la altura máxima que alcanza el objeto es de 45,92m.

11. Se deja caer un objeto de masa 5 kg desde una altura de 20m. Calcula a) la energía mecánica inicial y b) velocidad del objeto al llegar al suelo.

Rta: la energía mecánica inicial es 980joule, y la velocidad del objeto al llegar al suelo es de 19,79m/s.

12. Se deja caer un objeto de masa 5 Kg desde una altura de 50 metros calcular la velocidad del objeto al llegar al suelo si con el rozamiento con el aire ha perdido el 10 % de su energía mecánica.

Rta: la velocidad del objeto al llegar al suelo es 29,69m/s.

13. Halla la energía potencial gravitatoria de un libro de 500 gramos que se sitúa a 80 cm de altura sobre una mesa. Calcula la energía cinética de un automóvil de 1000 kg que se desplaza a 90 km/h.

Rta: la energía gravitatoria del libro situado en la mesa es de 392J, y la energía cinética del automóvil es de 312500N/M.

14. De una altura de 5m con respecto al extremo libre de un resorte se lanza una piedra de 2Kg con velocidad hacia debajo de 10m/s. ¿Cuál es la máxima deformación del resorte? K=440N/m

Rta: la máxima deformación del resorte es de 1m.

15. Una cauchera está formada por dos cauchos cada uno con una constante de elasticidad de 25 N/m ¿cuánto se debe estirar los cauchos, si se quiere alcanzar un insecto situado a 5 m de altura con una piedra de 20 g?

Rta: la cauchera se debe estirar 20cm para alcanzar el insecto.

16. Un atleta de salto alto de 50kg de peso alcanza una velocidad de 18 km/h en el momento del salto y transforma el 50% de su energía cinética en energía potencial. ¿Qué trabajo debe hacer con sus músculos para pasar 2 m? (el centro de gravedad del atleta se encuentra a 1 m del suelo)

17. Usted está diseñando un parque de diversiones en el cual incluirá un jumping. Si la cuerda elástica tiene una constante de 200 N/m, Calcule cuánto se estirará con una persona de 65 Kg

Rta: el jumping se estirará 3,2m con una persona de 65kg.

18. Se considera un resorte vertical de constante 360N/m, comprimido 10cm. Su extremo inferior es fijo, mientras que el superior, que está libre, se coloca una esfera de 0,1kg, a) con que velocidad sale la esfera cuando se libera el resorte, b) Hasta que altura sube la esfera.

Rta: la velocidad con la que sale la esfera cuando se libera del resorte es de 6m/s, y la esfera sube hasta una altura de 1,83m.

19. Sobre una mesa sin rozamiento, situada a una altura de 15m, se comprime un resorte y se coloca una esfera de 20g junto al extremo libre del mismo. Al liberarse éste, la esfera rueda sobre la mesa y cae al suelo con una velocidad de 20m/s. ¿En cuánto se comprimió el resorte, si su constante es de 200N/m´

Rta: el resorte se comprimió 32,6cm.

20. Un vagón de 95000 kg de masa que desarrolla una velocidad de 40 m/s, aplica los frenos y recorre 6,4 km antes de detenerse. ¿Cuál es la resistencia ejercida por los frenos?

Rta: la resistencia ejercida por os frenos es de -11,875N.

21. Un cuerpo de masa m se suelta sobre una pista homogénea de madera (tiene rozamiento) como se muestra en la figura:

La gráfica cualitativa de la distancia recorrida por el cuerpo en función del tiempo es la mostrada en

Rta: la gráfica cualitativa de la distancia recorrida por el cuerpo en función del tiempo es las B.

22. Un bloque parte desde el reposo del punto A y se desliza por el camino como lo indica la gráfica18.Un bloque parte desde el reposo del punto A y se desliza por el camino como lo indica la gráfica.

23. calcular el trabajo realizado por un cuerpo que se desplaza DE ACUERDO AL SIGUIENTE GRAFICO. (INVESTIGAR COMO SE CALCULA EL TRABAJO SEGÚN EL GRAFICO FUERZA/DESPLAZAMIENTO)

Rta: el trabajo que hace el cuerpo es de 22m.

Rta: para calcular el trabajo realizado por una fuerza variable, podemos proceder dividiendo el desplazamiento en pequeños tramos iguales, y suponer que la fuerza es constante en dichos tramos. Sumando el área de todos los tramos se obtiene, aproximadamente, el trabajo.

24. En un torneo de flecha y arco, un hombre jala el centro de la cuerda de su arco 20 cm (como se muestra en la figura 1) mientras ejerce una fuerza que aumenta de manera uniforme con la distancia desde cero a 260 Newton

La gráfica que mejor representa la fuerza ejercida sobre la cuerda en función de la distancia de separación (A - O) desde la cuerda sin tensar es

Rta: la gráfica que mejor representa la fuerza ejercida sobre la cuerda en función de la distancia de separación (A-O) desde la cuerda sin tensar es la C.

29. El bloque de masa 3 Kg de la figura adjunta tiene una velocidad de 2 m/s en el punto A y de 6 m/s en el punto B. Si la distancia entre A y B a lo largo de la curva es de 10 m, halla: a) el valor medio de la fuerza de rozamiento que actúa b) a qué distancia de B, a lo largo del camino se parará el objeto en el caso de que siguiera actuando dicha fuerza.

26. Supóngase que un trabajador empuja un bloque de masa m = 35kg con una fuerza que forma un ángulo de 30º ajo la horizontal. El coeficiente de fricción cinético entre el bloque y el piso es de 0.25

a. ¿Qué magnitud de la fuerza tiene que aplicar el trabajador al bloque para moverlo con una rapidez constante?

b. ¿Cuánto trabajo se realiza sobre el bloque por ésta fuerza, cuando el bloque es empujado 5m?

c. ¿Cuánto trabajo se realiza sobre el bloque por la fuerza de fricción durante éste desplazamiento?

d. ¿Qué cantidad de trabajo se realiza por la fuerza normal y por la fuerza de gravedad?

27. Dos objetos se mueven el uno con triple velocidad que el otro, ¿qué masa tienen que tener para que tengan la misma energía cinética? (el objeto de velocidad v debe tener 9 veces la masa del otro objeto)

28. Dos objetos tienen el uno el triple de masa que el otro, ¿cómo tiene que ser su altura para que tengan la misma energía potencial gravitatoria? (La altura de la masa más pequeña debe ser el triple que la de la masa mayor)

29. Una grúa eleva un bloque de 50 Kg a una altura de 8 metros en 4 segundos  a) Qué trabajo ha realizado la grúa?b) ¿Cuál es su potencia en KW?

Rta: el trabajo que realizo la grúa es de 3920J, y su potencia es de 980w.

30. El motor de un coche de 1 000 kg de masa es capaz de comunicarle una velocidad de 108 km/h en 15 s, partiendo del reposo. Despreciando rozamientos, determina la potencia desarrollada

Rta: la potencia desarrollada es de 6.10^4W.

31. Una locomotora de 95ton de masa que desarrolla una velocidad de 40 m/s, aplica los frenos y recorre 6,4 km antes de detenerse. (a)¿Cuál es el trabajo ejercido por los frenos?(b) ¿Cuál es la fuerza ejercida por los frenos?(c) ¿Cuánto demora el vagón en frenar?(d) ¿Qué potencia se requirió para frenar?(e) ¿Qué potencia se requiere para hacerla andar de nuevo a la misma velocidad de antes con el mismo tiempo que se requiere para frenarla?

Rta: el trabajo ejercido por los frenos es de 76.000.000, la fuerza ejercida por los frenos es de -11,875, el vagón se demora en frenar 320s, la potencia que se requirió para frenar es de -237.500w, la potencia que se requiere para hacerla andar de nuevo es de 237.500w.

32. Calcular la potencia de una máquina que eleva 20 ladrillos de 500 g cada uno a una altura de 2 m desde el suelo en 1 minuto. Se considera que no hay cambio de velocidad al levantar los ladrillos.

Rta: la potencia de la maquina es de 3,3W.

33. La potencia de un motor A, es 8 veces mayor que la de otro B. Si los dos tienen que realizar la misma transferencia de energía, ¿qué relación habrá entre los tiempos que emplea cada uno? (el motor B tardará 8 veces más tiempo en realizar la misma tarea)

34. Desde una altura de 15 metros se lanza verticalmente hacia abajo un objeto de 3 kg de masa, con una velocidad inicial de 2 m/s. Si despreciamos el rozamiento con el aire. Hallar: a) La energía cinética a 5 metros del suelob) La velocidad en ese momento y con la que llega al suelo

RESUELVA EL SIGUIENTE CUESTIONARIO

1. La magnitud que relaciona la fuerza aplicada a un cuerpo, la distancia que logra desplazarla y la dirección de éstas dos corresponde a:A) EnergíaB) Segunda ley de NewtonC) PotenciaD) Trabajo

2. Las magnitudes que determinan la potencia mecánica son:A) aceleración y masaB) fuerza, masa y aceleraciónC) distantica y tiempoD) Trabajo y tiempo

3. Juan desplazó una masa una distancia horizontal x, y Pedro la regresó a su punto inicial. De esta situación la afirmación Verdadera es:A) Juan realizó más trabajo que PedroB) Juan y Pedro Realizaron el mismo trabajo.C) Pedro realizó más trabajo que JuanD) El trabajo de Pedro fue negativo

4. La energía Mecánica en un sistema aislado se conserva y se distribuye entre las E. cinética y la Potencial. Si un sistema aislado tiene una energía mecánica de 200 J y el 20% es cinética, la energía potencial es:A) 120%B) 200 JC) 100 JD) 80%

5. La energía Mecánica en un sistema aislado se conserva y se distribuye entre las E. cinética y la Potencial. Si un sistema aislado tiene una energía mecánica de 200 J y el 20% es cinética, la energía potencial es:A) 160 JB) 20%C) 40 JD) 240 J

6. Una masa de 400 kg está suspendida de una cuerda y está a una altura del suelo de 200m. la cuerda se rompe y la masa cae libremente, de esta situación la afirmación verdadera es:A) A la altura de 100 m tiene máxima velocidad posibleB) Antes de romperse la cuerda toda la energía es Cinética.C) a 100 m las energías cinéticas y potenciales tienen el mismo valor.D) En el instante justo antes de llegar al suelo toda la energía mecánica es Potencia.

7. Ana debe subir hasta el quinto piso de un edificio, como se dañó el único ascensor disponible debe subir por las escaleras. por la falta de costumbre comienza con un ritmo de subida que va disminuyendo uniformemente. De esta situación la afirmación Verdadera es:A) Su energía potencial es máxima al momento de iniciar el ascenso.B) Su energía potencial va aumentandoC) Su Energía Potencia Aumenta hasta llegar al quinto piso.D) Su energía Cinética se mantiene constante.

8. Juan Subió una masa de 500 kg una altura de 100m, Andrés debe subir 250 Kg a la misma altura, Andrés quiere desarrollar la mismos potencia que Juan. Para que esto sea posible la condición necesaria es:A) La velocidad de Andrés es el doble de la de JuanB) Tiempo de Juan debe ser el doble del de Andrés.C) Los tiempos deben ser igualesD) Deben tener la misma velocidad.

9. La grafica representa una esfera que se desliza por un plano inclinado. con base a su energía mecánica la afirmación Verdadera esA) la energía potencial aumenta a medida que la cinética disminuye.B) Las dos energías conservan su valor en módulo.C) La suma de la energía siempre debe ir disminuyendo.D) Su energía Cinética aumenta a medida que la potencial disminuye.

10. Si un cuerpo resbala sobre una superficie rugosa tiene perdida de energía mecánica. Físicamente esto se explica por :A) La velocidad del cuerpo disminuye.B) La fuerza de fricción hace un trabajo negativoC) la fuerza de fricción desaparece al aumentar el tiempo de deslizamientoD) la energía potencial aumenta.

11. Entre José y Carlos Cargan una Viga aplicando una fuerza sus extremos, subiéndola entre los dos una altura h. durante toda la trayectoria la viga se mantuvo horizontal, de esta situación la afirmación VERDADERA es:A) Los dos desarrollaron la misma potencia.B) José empleo menos tiempoC) Los trabajos realizados fueron diferentes.D) José empleó más tiempo.

12. Según la información de la gráfica y sobre la energía Potencial gravitacional la afirmación VERDADERA es:

A) Es mayor que ceroB) Es cero.C) Es igual a la Energía Mecánica del cuerpo.D) Es mayor que la Energía Mecánica Total.