Otro posible examen.

EXÁMEN DEL TEMA DE ENERGÍA.

1. Con una fuerza horizontal de 150 N se empuja una caja de 40, kg (inicialmente está parada) durante  6,0 m sobre una superficie horizontal rugosa.  El coeficiente de rozamiento es 0,3. Calcular:

a) el trabajo realizado por la fuerza de 150 N y por la fuerza de rozamiento.

b) la energía cinética a los 6 m.

Wroz= -720J   WFhor = 900J     EC=180J

2. Una bola de acero de 5.0 kg se deja caer sobre una placa de plastelina desde una altura de 3 m.  La bola deja una abolladura de 0,82 cm de profundidad.

a) ¿Con qué velocidad impacta contra el corcho? (se supone que el rozamiento con el aire es despreciable?

b) ¿Qué energía pierde la bola al ser frenada por el corcho?

c) ¿Cuál es  la fuerza promedio ejercida sobre la bola por la placa durante el  frenado?

v=7,66 m/s    Energía perdida:-147J   F=18000N

3. Un ciclista ha comido por la mañana 300g de pasta, 100 g de carne de pollo y  300 g de naranjas. Se supone que la energía de esta comida la emplea en una contrareloj  que se desarrolla sobre 70 km en línea recta y horizontal. Vamos a suponer que la velocidad en la contrareloj es uniforme y que tarda 1h 40 minutos en  el recorrido.

a) Calcular el trabajo que tiene que desarrollar si todos los rozamientos se pueden estimar en 20N.

b) Calcular la potencia que ha desarrollado.

c) Calcular la energía que ha consumido y el rendimiento que  tienen sus músculos.

Valor energético:  1g de pasta 12kJ/g      1g de carne 17kJ/g   1g de naranjas 1,5 kJ/g

Tiempo empleado 6000s   distancia 70000m    W=1.400.000J   Potencia:233 W

Energía consumida: 5750000J  rendimiento 24%

4.     Un cochecito de una montaña rusa está situado a una altura de 30m. La masa del carrito y sus ocupantes es 500kg. Se suelta y coge velocidad. Vamos a suponer en principio que hay poco rozamiento.

a)    calcular la velocidad que llevarán en la parte inferior.

b)    Calcular la velocidad que llevarán en la parte superior de  un looping de radio 9m.

c)    Seguirán dando vueltas en la parte superior del looping o se caerán.

d)    ¿Cómo influiría el rozamiento en este problema al resolver la parte a, b y c?

v=24,2 m/s,    v=15,3 m/s,   a=26 m/s2  no se caen, El rozamiento influiría en que disminuye la energía en la caída y la velocidad sería menor en A y en B. Podría caerse entonces en la parte superior.

5. Tenemos una sartén con 300 mL de aceite a 200ºC. Añadimos 200 g de patatas a 18ºC.

-Calcular la temperatura de la mezcla.

- Si queremos que al añadir las patatas no baje mucho la temperatura del aceite ¿Qué podríamos hacer?

calor específico de las patatas: 3000 J/g.ºC  calor especifico aceite 2200 J/gºC  daceite=0,95g/mL

t final  108ºC

podríamos disminuir la cantidad de patatas que echamos

algún problema interesante.

Una moto puede ser un peligro público.
a) Calcula la energía cinética de una moto de 250kg cuando va a 180 km/h.
b) Si tienes la desgracia de que te golpee y te ceda toda su energía, habría suficiente energía para elevarte hasta el tejado de una casa de bastantes pisos. ¿De cuántos?. Entre piso y piso hay 3.5 m y tu masa es de 70 kg.

c)  ¿Es verdad que la moto a 180 km/h puede mandarte volando a más de 100 m del punto donde choca con el bloque?. Supónte que sales volando 45º con la misma energía llevaba la moto.

2. 

Se ha realizado en las cataratas del Niágara un curioso experimento. Se ha medido cuidadosamente la temperatura del agua en la parte superior de la catarata y en la parte inferior. La altura del agua es 52m de media.

a) explicar los cambios de energía que tienen lugar.

b) ¿la temperatura final del agua será la misma que la del principio?

c) ¿Cuanto habrá aumentado la temperatura del agua?.

3. Un ciclista profesional pesa con la bicicleta 85 kg y desarrolla una potencia de 400 W en la subida de una rampa. La rampa tiene una longitud de 2000m y un desnivel de 180m. Al entrar en la rampa lleva una velocidad de 20 km/h que logra  mantener en toda la subida.

a) Tiempo que tarda en subir y energía que ha ganado en la subida.

b) ¿Qué rendimiento ha tenido en sus músculos?

Un posible examen de energía

            a)Escribe ejemplos de diversos objetos con diferentes tipos de energía. (en los ejemplos procura que aparezcan los diferentes tipos de energía vistos.

            b)Se habla en los últimos años de la "crisis de la energía" ¿qué quiere decir esta expresión?.

2.         Un vagón de tren se desliza por una rampa inclinada alcanzando en la parte inferior cierta velocidad. Recorre unos metros por una vía horizontal chocando al final con los sistemas de detención del tren formados básicamente por un fuerte muelle. (Se supone que la vía no presenta rozamiento).

a) ¿Cómo se resolvería el problema utilizando el esquema de fuerzas?

b) ¿Cómo se resolvería utilizando el esquema energético?.

3.         Un ciclista (80 kg) se encuentra situado en la rampa de salida de una carrera contrareloj a 2 metros de altura. Esta rampa está formada por madera barnizada de manera que casi no tiene rozamiento. Una vez en la carretera sigue moviéndose sin dar pedales hasta que se detiene habiendo recorrido mientras tanto 10 metros.

a) velocidad de la bicicleta al llegar a la parte inferior de la rampa.

b) fuerza de rozamiento en el recorrido horizontal.

v=6,26 m/s   Fr=157N

4.         Un vagón automotor tiene una masa de 5000 kg y arranca. La fuerza de rozamiento se supone que es muy pequeña y la que hace el motor podemos estimarla en 1000 N. Recorre así 120m. Calcular:

a) Trabajo que realiza el peso del vagón y trabajo que realiza el motor.

b) Energías inicial y final.

c) Velocidad final.
Trabajo del peso=0.   Trabajo del motor 120000J.   Ei=0J   Ef=120000J    vf=6,92m/s

5. Tenemos un vaso de leche de 200 mL a 50ºC. Agregamos 10 g de Colacao a 15 ºC. Describir los intercambios de energía que tienen lugar.
¿Qué temperatura tendrá al final la mezcla? Comenta el resultado.
densidad de la leche 1,01 g/mL; calor específico de la leche 4100 J/kg.ºC  calor específico del Colacao 800 J/kgºC.

t=49,66ºC   baja muy poco la temperatura.

corrección a Brian, fernando and company

En este problema hay un error en el rendimiento. La potencia necesaria para elevar a los esquiadores es 85000w. Pero los motores deben tener más potencia ya que solo utilizan el 90 % y esto debe ser 85000w. es decir 85000 es el 90% del total. La potencia del motor debe ser 94400 w.