examen con corrección

1. Indica los errores que hay en el siguiente párrafo o escribe una  redacción alternativa en la que se hayan eliminado esos errores:

“Cuando cogemos un libro que se ha caído al suelo para ponerlo encima de la mesa, hacemos sobre el libro una fuerza que es igual al trabajo que gana el libro. Al ganar trabajo, aumenta la energía interna del libro. La energía ganada por el libro debe ser menor que la disminución de energía interna nuestra ya que parte del calor que tengo pasa al aire. Al dejar el libro en la mesa no se mueve ya que sobre él no actúan fuerzas. Con todo este trabajo realizado  me he quedado sin fuerza  y necesito tumbarme para reponer mi energía interna. Después de descansar 10 minutos he descansado y ya puedo hacer el examen tranquilamente”.

1.      Un ciclista aficionado que pesa 80kg (con bicicleta incluida) está subiendo por el puerto de Angliru  y mantiene una velocidad de 8 km/h más o menos constante. Las rampas son  del 15 % (8,6º) es decir que la carretera se eleva 15 metros cada 100 metros recorridos. Podemos suponer que en primera aproximación el rozamiento es muy pequeño.

a) Realizar un croquis con las fuerzas.

b) Trabajo que realiza el ciclista en 100 metros de recorrido.

c) Potencia que desarrolla.

d) Si quiere mantener la misma velocidad, ¿Cómo afectaría la presencia de rozamiento al cálculo de la potencia?.

2.      Calentamos 4 kg de agua 20ºC con un mechero de butano. En el mechero quedan 20 g de butano. ¿Qué temperatura alcanzará el agua?

Quiero seguir calentando el agua y ahora introduzco una pieza de hierro de 400g que tenemos al rojo más o menos a 800ºC. ¿Qué temperatura alcanzará el agua?

Calor específico del agua 4180 J/kgºC.

Calor específico del hierro 400 J/kg.ºC

Energía de combustión del butano 45000 J/g

3. Vivimos en el piso 30 de un rascacielos y claro necesitamos una bomba de agua para elevar el agua desde las tuberías de la calle. El agua sale por nuestro  grifo  a  0,5 m/s y consumimos diariamente 300 litros. ¿Cuánta energía necesitamos emplear cómo mínimo al día?

Si el rendimiento de la bomba de agua es del 80 % ¿Cuánta energía  eléctrica se consumirá?.

Sabiendo que 1kwh equivale a 3600000J y que su precio es 0,15  €, ¿Al cabo de dos meses cuanto dinero emplearemos en subir el agua?

Corrección del examen:....

1. “Cuando cogemos un libro que se ha caído al suelo para ponerlo encima de la mesa, hacemos sobre el libro una fuerza que es igual al peso del libro. Al realizar  trabajo, aumenta la energía potencial del libro. La energía ganada por el libro debe ser menor que la disminución de energía interna nuestra ya que parte de nuestra energía interna pasa al aire en forma de calor. Al dejar el libro en la mesa no se mueve ya que sobre el las fuerzas están equilibradas. El peso se equilibra con la que hace la mesa (N) . Con todo este trabajo realizado  ha disminuido mi  energía interna  y necesito tumbarme. Mi cuerpo realiza un trasvase de energía interna de unos lugares a otros. Después de descansar 10 minutos he descansado y ya puedo hacer el examen tranquilamente”.

2.

El ángulo de la rampa es  senA=0,15  A=8,6º

Las fuerzas son :

Peso:800N

Fx=120N

N=791N

El ciclista para subir con movimiento uniforme debe hacer una fuerza igual a Fx  es decir:

Fciclista=120N.

Su trabajo será en 100m por tanto:

W= 100.120.cos0=12000J

El tiempo que tarda en recorrer la rampa con movimiento uniforme será: t=100/8/3,6=45s

Y la potencia del ciclista será: P=12000/45=267watios

Si consideramos el rozamiento habría que sumárselo a Fx, lo que implicaría que el ciclista debería realizar mayor fuerza, mayor trabajo y debería tener mas potencia para superar la rampa.

  

3. problema.

Cuando se queman 20g de butano porporcionan una energía de Energía= 20.45000=900000J

Esta energía se emplea en calentar el agua  Q= m.c.(tf-ti)

900000= 4 . 4180 . (t-20)   t=73,8ºC   se ha calentado el agua 53,8ºC

Ahora introducimos un hierro al rojo. El calor que sale del hierro es absorbido por el agua.

Q del hierro   0,4 . 400 . (800-t)

Q del agua  4. 4180. (t-73,8)         ponemos 800-t    y  t-73,8  para que los dos sean positivos ya que la temperatura final estará comrendida entre 800 y 73,8.

0,4.400. (800-t) = 4. 4180 . (t-73,8)     128000-160t = 16720t - 1233936   t=80,7 ºC

la temperatura del agua se elevará un poco al introducir el hierro al rojo.

 

4. Problema.

Supongamos una  altura para nuestro piso de 30.3=90m.

Energía inicial del agua 0J  o energía cinética ½.300.0,5²

Energía final del agua=  Cinética + Potencial = 300.10.90 + ½.300.0,5²= 270037J.

Necesitamos como mínimo realizar un trabajo de 270037J.

Si el rendimiento es del 80% entonces utilizaremos una energía algo superior:

270037.100/80=338000J.

En dos meses nos supondrá un gasto de:

338000.60=20250000J que en kwh son:

20250000/3600000=5,62 kwh o sea   0,84 euros.