TRABAJO ENERGÍA Vs DINÁMICA

FÍSICA SECUNDARIA BACHILLERATO 

TRABAJO Y ENERGÍA FRENTE A DINÁMICA II:TRABAJO ENERGÍA Vs DINÁMICA

Este artículo es una continuación de TRABAJO Y ENERGÍA VS DINÁMICA PARA SECUNDARIA Y BACHILLERATO, cuya consulta es de mucho interés, por los ejercicios propuestos, los materiales audiovisuales que se añaden, así como por los aspectos para docentes y relacionados con la LOMLOE, que se incluye.

ESTE MATERIAL TIENE RELACIÓN CON ASPECTOS DEL PERFIL DE SALIDA DEL ALUMNADO DE LOS INSTITUTOS DIOCESANOS DE CANARIAS

EJERCICIO FQ1BE2393:

Desde la base de un plano inclinado 30º, lanzamos hacia arriba un cuerpo de 12 kg de masa con una velocidad inicial desconocida. Una vez el cuerpo alcanza la parte superior del plano inclinado, a 3 metros de altura, el cuerpo continúa avanzando por un plano horizontal hasta que se detiene como consecuencia del rozamiento presente, tanto en el plano inclinado como en el horizontal, de valor μ=0,15.

a.- Hallar la velocidad que debemos comunicarle al inicio del plano inclinado, para que recorra en el plano horizontal 10 metros hasta que se detiene.

Responder además a las siguientes cuestiones:

b.- Hallar la aceleración en el plano inclinado.

c.- Hallar la aceleración en el plano horizontal.

d.- Hallar la velocidad con la que inicia su movimiento en el plano horizontal.

e.- Hallar el trabajo total de la fuerzas de rozamiento.

f.- Hallar la variación de energía mecánica total. Extraer conclusiones de la comparación de los dos apartados anteriores.

DATO: g= 9,8 u. S.I.

SOLUCIONES: 10,17 m/s; -6.17 m/s2; -1,47 m/s2; 5,42 m/s; -268,06 J; -267,77 J; Las pérdidas de Energía Mecánica (salvando los redondeos) son debidas al trabajo que realizan las fuerzas de rozamiento, el cuerpo inicia su recorrido con una energía mecánica mayor que la que posee al final, lo que ha perdido es por culpa del rozamiento.

IR A LA SOLUCIÓN PASO A PASO DE ESTE EJERCICIO: EJERCICIO RESUELTO DE TRABAJO Y ENERGÍA PARA FÍSICA DE 1º DE BACHILLERATO

EJERCICIO FQ1BE2607:

Desde una altura de 50 cm por encima de un resorte de constante K=300 N/m, colocado verticalmente se deja caer un cuerpo de masa m=200 g, de tal manera que comprime el resorte como consecuencia del impacto contra él.

a.- Hallar la máxima deformación del resorte como consecuencia de la caída de la masa m sobre el resorte.

b.- Razonar si esa máxima deformación es la que conserva el resorte indefinidamente.

c.- En caso negativo del apartado anterior, encontrar la deformación que tendrá el resorte cuando se alcance el equilibrio.

DATO: g=9,8 m/s2.

VÍDEO QUE RESUELVE EL EJERCICIO: https://youtu.be/BA4uSnt_NMs

EJERCICIO FQ1BE2608:

Desde lo alto de un plano inclinado 30º con la horizontal y desde una altura de 8 metros dejamos caer un cuerpo de 25 kg de masa. El coeficiente de rozamiento con el plano tiene un valor de 0,15. Considerando que g= 9,8 u. S.I., responder a las siguientes preguntas:

a.- Hallar la velocidad que alcanza al final del plano inclinado, utilizando razonamientos energéticos. (10,77 m/s)

b.- Hallar la aceleración del cuerpo a lo largo del plano inclinado. (3,63 m/s2)

c.- Con el dato anterior y por razonamientos cinemáticos, confirmar el valor de la velocidad obtenida en el apartado a. (ok)

d.- Hallar el valor de la fuerza de rozamiento en este plano inclinado. (31,83 N)

e.- Hallar el trabajo de la fuerza de rozamiento, a lo largo de la totalidad del recorrido en el plano inclinado. (-509,28 J)

f.- Hallar la variación de energía mecánica a lo largo del recorrido en el plano inclinado. (-510,09 J)

g.- Comparar los resultados de los dos apartados anteriores y extraer conclusiones. (ok)

Una vez ha finalizado el recorrido en el plano inclinado, el cuerpo se encuentra con una superficie horizontal con la que si es posible, continúa moviéndose. Se mantiene el valor del coeficiente de rozamiento, pues las superficies en contacto son similares.

h.- Hallar la aceleración del cuerpo en este plano horizontal. (-1,47 m/s2)

i.- Hallar el valor de la fuerza de rozamiento en el plano horizontal y compararla haciendo los razonamientos apropiados con el valor obtenido en el plano inclinado. (36,75 N)

j.- Hallar el espacio que recorre en el plano horizontal hasta que se detiene, utilizando razonamientos energéticos. (39,53 m)

k.- Responder al apartado anterior, utilizando razonamientos dinámicos/cinemáticos. (39,53 m)

l.- Hallar el trabajo de la fuerza de rozamiento en este plano horizontal. (-1452,73 J)

m.- Hallar la variación de energía mecánica en este plano horizontal. (-1452,61 J)

n.- Comparar los dos apartados anteriores, haciendo las aclaraciones pertinentes. (ok)

EJERCICIO FQ4EE2609:

El Roque Nublo es una magnífica roca volcánica de 80 metros de altura, que fue un lugar de culto de los antiguos aborígenes de Gran Canaria y actualmente un símbolo para los canariones.

Dejamos caer una piedra desde su punto más alto. En esta situación y despreciando los rozamientos de la piedra con el aire, se solicita:

a.- Hallar el tiempo que tarda la piedra en llegar a la base del Nublo.

b.- Hallar el tiempo que tarda en completar la primera mitad del recorrido

c.- Hallar la velocidad con la que impacta con la base del Nublo:

c.1.- Utilizando razonamientos cinemáticos.

c.2.- Utilizando razonamientos energéticos.

Si desde la base de Nublo lanzamos ahora hacia arriba la piedra con una velocidad de 50 m/s, responder a la siguiente pregunta:

d.- ¿Conseguirá llegar a la parte más alta del Nublo?. Responder a la pregunta argumentando convenientemente y calculando lo que sea necesario.

DATO: g=9,8 m/s2.

IR A LA RESOLUCIÓN PASO A PASO DE ESTE EJERCICIO: EXAMEN DE MOVIMIENTOS VERTICALES. TRATAMIENTO CINEMÁTICO Y POR RAZONAMIENTOS ENERGÉTICOS. FÍSICA Y QUÍMICA 4º E.S.O.

EJERCICIO FQ1BE2696:

Desde lo alto de un plano inclinado 30º y a una altura de 8 metros, dejamos caer un cuerpo de 17 kg de masa. Al final del plano inclinado se encuentra con un plano horizontal por el que avanza hasta que al final se detiene.

Si el coeficiente de rozamiento es 0,1, tanto en el plano inclinado como en el horizontal y g=9,8 m/s2, hallar:

a.- Aceleración en el plano inclinado. (4,05 m/s2)

b.- Aceleración en el plano horizontal. (-0,98 m/s2)

c.- Tiempo que tarda en recorrer el plano inclinado (2,81 s)

d.- Tiempo que tarda en recorrer el plano horizontal (11,61 s)

e.- Espacio que recorre en el plano inclinado. (16 m)

f.- Espacio que recorre en el plano horizontal. (66,07)

g.- Trabajo de la fuerza de rozamiento en el plano inclinado. (-230,85 J)

h.- Velocidad al final del plano inclinado, realizando los cálculos por razonamientos dinámicos y por razonamientos energéticos. (11,38 m/s)

i.- Trabajo de la fuerza de rozamiento en el plano horizontal. (-1100,73 J)

j.- Distancia total recorrida por el cuerpo. (16+66,07 m)

EJERCICIO FQ1BE2697:

Por un plano horizontal de 13 metros de largo, con rozamiento caracterizado por un coeficiente de valor 0,1, lanzamos un cuerpo con una velocidad de 20 m/s. Al final del plano horizontal, el cuerpo se encuentra con un plano inclinado un ángulo de 30º por el que asciende, donde el rozamiento es igual que en el horizontal. Si la masa del cuerpo es de 8 kg y g=9,8 en U.S.I., responder a las siguientes cuestiones:

a.- Hallar la aceleración en el plano horizontal. (-0,98 m/s2)

b.- Hallar la aceleración en el plano inclinado. (-5,75 m/s2)

c.- Hallar la velocidad con la que llega al final del plano horizontal. (19,35 m/s)

d.- Hallar la velocidad con la que inicia el ascenso en el plano inclinado. (19,35 m/s)

e.- Hallar el trabajo de la fuerza de rozamiento en el plano horizontal. (-101,92 J)

f.- Hallar la distancia que recorre en el plano inclinado hasta que al fin se detiene. (32,56 m)

g.- Hallar la altura que alcanza en el plano inclinado hasta que al fin se detiene. (16,28 m)

h.- Hallar el trabajo de la fuerza de rozamiento en el plano inclinado. (-221,07 J)

i.- Hallar la energía cinética inicial del cuerpo y compararla con los valores obtenidos en el apartado e y h, extrayendo conclusiones apropiadas.

j.- ¿Y si ahora lo comparas añadiendo la energía potencial final del cuerpo?

EJERCICIO FQ1BE2706:

Desde qué altura hay que dejar caer un cuerpo a lo largo de un plano inclinado 30º y con coeficiente de rozamiento de 0,1, para que llegue a la base del plano con una velocidad de 15 m/s.

a.- Responder a esta cuestión por razonamientos energéticos.

b.- Hallar la aceleración del cuerpo.

c.- Hallar el tiempo que tarda en caer.

c.- Contrastar lo obtenido utilizando razonamientos dinámicos.

13,89 m; 4,05 m/s2; 3,7 s; ok

EJERCICIO FQ1BE2797:

Desde la base de un plano inclinado 30º, lanzamos hacia arriba un cuerpo de 12 kg de masa con una velocidad de 15 m/s. Una vez el cuerpo alcanza la parte superior del plano inclinado, a 3 metros de altura, el cuerpo continúa avanzando por un plano horizontal hasta que se detiene como consecuencia del rozamiento presente, tanto en el plano inclinado como en el horizontal, de valor μ=0,15.

a.- Hallar el espacio que recorre en el plano horizontal hasta que se detiene.

b.- Hallar la aceleración en el plano inclinado.

c.- Hallar la aceleración en el plano horizontal.

d.- Hallar la velocidad con la que inicia su movimiento en el plano horizontal (o la que termina el plano inclinado).

e.- Hallar el trabajo total de la fuerzas de rozamiento.

DATO: g= 9,8 u. S.I.

IR A LA SOLUCIÓN PASO A PASO DEL EJERCICIO: TRABAJOS TRIMESTRALES EVALUABLES PARA FÍSICA Y QUÍMICA DE 1º BACHILLERATO. TERCER TRIMESTRE 2023 24

EJERCICIO FQ1BE2798:

Lanzamos un cuerpo de 12 kg de masa, a lo largo de un plano horizontal con una velocidad de 20 m/s. Después de recorrer 10 metros en el plano horizontal continúa ascendiendo por un plano inclinado 30º, hasta que se detiene por el rozamiento, que está presente tanto en el plano inclinado como en el horizontal, de coeficiente μ=0,15.

a.- Hallar la altura que alcanza en el plano inclinado hasta que se detiene.

b.- Hallar la aceleración en el plano horizontal.

c.- Hallar la aceleración en el plano inclinado.

d.- Hallar la velocidad con la que inicia su movimiento en el plano inclinado (o la que termina el plano horizontal).

e.- Hallar el trabajo total de la fuerzas de rozamiento.

DATO: g= 9,8 u. S.I.

IR A LA SOLUCIÓN PASO A PASO DEL EJERCICIO: TRABAJOS TRIMESTRALES EVALUABLES PARA FÍSICA Y QUÍMICA DE 1º BACHILLERATO. TERCER TRIMESTRE 2023 24

EJERCICIO FQ1BE2803:

Pretendemos subir un cuerpo de 2 kg por un plano inclinado de 30º, bajo la acción de una fuerza paralela al plano de 25 N. Si el coeficiente de rozamiento tiene un valor de 0,15, responder a las siguientes preguntas.

a.- Hallar el valor de la aceleración del cuerpo.

b.- Hallar el espacio que recorre en 3 segundos, suponiendo que parte del reposo.

c.- Hallar la velocidad que ha alcanzado a los 3 segundos de iniciado el movimiento.

d.- Hallar la altura que alcanzó a los 3 segundos de iniciado el movimiento.

e.- Hallar el trabajo de la fuerza de rozamiento cuando ha llegado a una altura de 5 metros.

DATO: g= 9,8 u. S.I.

IR AL ARTÍCULO CON LA SOLUCIÓN PASO A PASO DEL EJERCICIO: PRUEBA FINAL RESUELTA DE CONTENIDOS DE FÍSICA. PARA FÍSICA Y QUÍMICA DE 1º DE BACHILLERATO. CURSO 2023-24

EJERCICIO F4BE2919:

Desde la base de un plano inclinado 30º se lanza hacia arriba un cuerpo de 12 kg de masa, con una velocidad de 5 m/s. Al terminar este plano inclinado, en la cima del mismo, el cuerpo se encuentra con una superficie horizontal por el que continúa avanzando. Se supone que el rozamiento está presente tanto en el plano inclinado como en la superficie horizontal, caracterizado por un coeficiente de valor 0,2. Si el cuerpo llega a la cima del plano inclinado con una velocidad de 3 m/s, hallar:

a.- La altura que asciende en el plano inclinado. (SOLUCIÓN: 0,61 m)

b.- ¿Qué espacio recorre en el plano horizontal hasta que al final se detiene. (SOLUCIÓN: 2,3 m)

EJERCICIO FQ1BE2926:

Desde lo alto de un plano inclinado 20º con respecto a la horizontal, y desde una altura de 9 m (punto A), se deja caer un bloque de 10 kg de masa.

Cuando el bloque llega a la base del plano inclinado (punto B) se encuentra con un plano horizontal por donde continúa su movimiento hasta pararse (punto C).

Sabiendo que el rozamiento está presente tanto en el plano inclinado, como en el plano horizontal por el que desciende (con un coeficiente de m=0,1), calcula:

  1. ¿Cuál es el valor de la aceleración en el tramo inclinado AB? (aAB)
  2. ¿Cuál es el valor de la aceleración en el tramo horizontal BC? (aBC)
  3. ¿Con qué velocidad llega a B? (VB) (2 puntos)
  4. ¿Cuál es el valor de la distancia BC? (dBC), distancia que recorre en el tramo horizontal hasta que se detiene.
  5. ¿Cuál es el valor del trabajo realizado por la FRAB?
  6. ¿Cuál es el valor del trabajo realizado por la FRBC?
  7. ¿Y el trabajo total realizado por las fuerza de rozamiento?
  8. Hallar la variación de energía mecánica total [ (E)C – (E)A ] y compararlo con el apartado anterior, haciendo comentarios de interés.

DATO: g = 9,8 m/s2.

IR A LA SOLUCIÓN PASO A PASO DE ESTE EJERCICIO: EXAMEN RESUELTO FÍSICA Y QUÍMICA 1º BACHILLERATO. DINÁMICA VS TRABAJO Y ENERGÍA. PRIMERA PRUEBA SEGUNDO TRIMESTRE CURSO 2024-25.

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