TRABAJO ENERGÍA DINÁMICA SECUNDARIA BACHILLERATO
TRABAJO Y ENERGÍA FRENTE A DINÁMICA, PARA FÍSICA Y QUÍMICA DE SECUNDARIA Y BACHILLERATO:
En la línea de trabajo marcada por el proyecto, de preparación de materiales, sobre todo audiovisuales, en los contenidos que mayor continuidad o relevancia tienen en cada curso, se han preparado algunos videos, que se indican a continuación sus enlaces, así como un documento, que se añade al final, de consulta y ampliación del contenido, que incluye nuevos ejercicios y tareas.
SE PRETENDE CON ESTA DINÁMICA EL DESARROLLO DE LAS COMPETENCIAS:
- COMPETENCIA MATEMÁTICA Y EN CIENCIA, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA (STEM), concretamente los DESCRIPTORES OPERATIVOS STEM1 , STEM2 , STEM4
- COMPETENCIA EN CONCIENCIA Y EXPRESIÓN CULTURALES (CCEC), concretamente el DESCRIPTOR OPERATIVO CCEC2 y EL DESCRIPTOR OPERATIVO CCEC4.2
- COMPETENCIA EN COMUNICACIÓN LINGÜÍSTICA (CLL), concretamente los DESCRIPTORES OPERATIVOS CCL2 , CCL3.
- COMPETENCIA DIGITAL (CD), concretamente el DESCRIPTOR OPERATIVO CD1 y CD3
- COMPETENCIA EMPRENDEDORA (CE), concretamente el DESCRIPTOR OPERATIVO CE1
- COMPETENCIA PERSONAL, SOCIAL Y DE APRENDER A APRENDER (CPSAA), concretamente el DESCRIPTOR OPERATIVO CPSAA1.1 , CPSAA4 , CPSAA5
- COMPETENCIA PLURILINGÜE, concretamente los DESCRIPTORES OPERATIVOS CP1 , CP2
Se recomienda la visualización por orden del material audiovisual:
EJERCICIO 1: de utilización de razonamientos energéticos, de trabajo y energía, para resolver un ejercicio sencillo de movimiento vertical. Posteriormente, en el siguiente video, se resuelve utilizando estrategias cinemáticas, para su comparación. En este caso se conserva la energía mecánica.
¿Qué velocidad hay que comunicarle a un cuerpo que está en el suelo, para que alcance una altura de 35 metros cuando lo lanzamos hacia arriba?. Se supone despreciable el rozamiento con el aire. DATO: g=9,8 m/s2.
a.- Hallar lo que se solicita utilizando razonamientos energéticos.
b.- Hallar lo que se solicita utilizando estrategias propias de la cinemática.
EJERCICIO 2 (FQ4EE2179):
Desde una altura de 3 metros lanzamos en la vertical y hacia arriba un cuerpo con una velocidad de 34 m/s. Considerando despreciables los rozamientos con el aire y considerando que al estar en las proximidades de la superficie terrestre, la aceleración de la gravedad es constante e igual a 9,8 m/s2, hallar la altura máxima que alcanza:
a.- Utilizando razonamientos energéticos.
b.- Utilizando razonamientos cinemáticos.
EJERCICIO 3 (FQ4EE2180):
Lanzamos desde una altura de 7 metros en la vertical y hacia arriba un cuerpo de 5 kg de masa, con una velocidad de 54 m/s.
Hallar por razonamientos energéticos, la velocidad que lleva cuando ha recorrido 5 metros.
Se consideran despreciables los rozamientos con el aire.
DATO: g = 9,8 m/s2
IR AL VIDEO QUE RESUELVE EL EJERCICIO: https://youtu.be/1i_IMdq4v8M
EJERCICIO 4: de utilización de estrategias energéticas, de razonamientos en el contexto del tema de trabajo y energía, para resolver un ejercicio de movimiento en plano horizontal, con rozamiento. En este caso, no se conserva la energía mecánica.
Hallar mediante razonamientos energéticos, el espacio que recorre un cuerpo en una superficie horizontal, cuando le comunicamos una velocidad inicial de 25 m/s y se encuentra afectado por el rozamiento entre las superficies en contacto, caracterizado por un coeficiente de valor 0,1.
DATO: g=9,8 m/s2.
EJERCICIO 5: de utilización de estrategias energéticas, de razonamientos en el contexto del tema de trabajo y energía, para resolver un ejercicio de movimiento en plano inclinado, con rozamiento. En este caso, no se conserva la energía mecánica.
Lanzamos un cuerpo desde la base de un plano inclinado 30º con respecto a la horizontal, con una velocidad de 15 m/s.
Hallar la altura que alcanza, considerando que existe rozamiento caracterizado por un coeficiente igual a 0,1.
DATO: g=9,8 m/s2.
EJERCICIO 6 (FQ1BE2073): de utilización de razonamientos energéticos, para obtener la máxima compresión de un resorte como consecuencia de un objeto que impacta contra él.
Un objeto de 5 kg de masa que se mueve en un plano horizontal sin rozamiento, impacta contra un resorte de cte k = 8 N/cm, con una velocidad de 7 m/s.
Hallar la compresión máxima del resorte.
EJERCICIO 7 (23 AC76): de utilización de estrategias energéticas, en una situación que combina plano inclinado (sin rozamiento) seguido de plano horizontal (con rozamiento), para hallar el espacio que recorre en el plano horizontal.
Dejamos caer un cuerpo cualquiera desde lo alto de un plano inclinado 30º con respecto a la horizontal, desde 7 metros de altura. El cuerpo desliza por el plano inclinado en el que consideramos despreciable el rozamiento.
Al llegar a la base del plano inclinado se encuentra con un plano horizontal en el que sí que está presente el rozamiento, con un coeficiente de rozamiento µ=0.1.
Hallar la distancia que recorre en el plano horizontal el cuerpo, hasta que se detiene.
DATO: g=9,8 m/s2.
IR AL VIDEO QUE RESUELVE EL EJERCICIO: https://youtu.be/3BEQPFxa7xc
EJERCICIO 8 (24 AC76): de utilización de razonamientos energéticos, en una situación que combina plano horizontal, seguido de plano inclinado, ambos con rozamiento, donde se solicita la altura que sube en el plano inclinado.
Lanzamos un cuerpo por un plano horizontal con una velocidad de 35 m/s. El cuerpo recorre en el plano horizontal 15 metros hasta que se encuentra con un plano inclinado 30º por el que asciende.
El rozamiento está presente tanto en el plano horizontal, como en el plano inclinado por el que asciende, con un coeficiente µ=0.1.
Hallar la altura que alcanza el cuerpo en el plano inclinado hasta que se detiene.
DATO: g=9,8 m/s2.
IR AL VIDEO QUE RESUELVE EL EJERCICIO: https://youtu.be/McvpqhLG7Ho
EJERCICIO 9 (25 AC76): plano inclinado seguido de plano horizontal, ambos con rozamiento.
Se deja caer un cuerpo desde una altura de 5 m, por un plano inclinado 30º con respecto a la horizontal. Al acabar el recorrido en este plano inclinado se encuentra con una superficie horizontal por la que avanza.
Tanto en el plano inclinado como en el horizontal el rozamiento está presente y caracterizado por un coeficiente de valor µ=0,1.
Hallar el espacio que recorre en el plano horizontal hasta que se detiene.
DATO: g=9,8 m/s2.
SOL: 41,33 m
IR AL VIDEO QUE RESUELVE EL EJERCICIO: https://youtu.be/wGDlcZB03rw
EJERCICIO 10 (FQ1BE2181): Ejercicio interesante, ya que aunque es sencillo, se complica por el hecho de no aportar datos numéricos, lo que complica el trabajo al tener que utilizar las letras y despejar las magnitudes con estrategias matemáticas más complejas. No obstante es algo que se debe hacer en los ejercicios de Física, ya que cuando sustituimos los datos por sus valores numéricos, las expresiones pierden sentido físico.
Dejamos caer un cuerpo desde una altura “h”, desde lo alto de un plano inclinado un ángulo “α” con el que se considera despreciable el rozamiento, de tal manera que desciende.
Hallar la velocidad que alcanza al final del plano inclinado.
a.- Realizar el ejercicio por razonamientos Dinámicos/Cinemáticos.
b.- Realizar el ejercicio por razonamientos Energéticos.
DATO: g = 9,8 m/s2
IR AL VIDEO QUE RESUELVE EL EJERCICIO: https://youtu.be/WOYbkl-Sxw0
EJERCICIO FQ4EE2241:
Una empresa de mudanzas utiliza una rampa para elevar las cajas hasta la altura que sea necesario en cada caso. El coeficiente de rozamiento de la rampa con las cajas que habitualmente se utilizan por parte de esta empresa es de 0,2.
Para una mudanza en concreto, han inclinado la rampa un ángulo de 10º y desean subir los paquetes hasta una altura de 7 m, en un segundo piso.
¿Con qué velocidad tienen que lanzar un paquete de 25 kg de masa desde la base del plano inclinado, para que alcance esa altura de 7 metros?
a.- Realizar el ejercicio por razonamientos dinámicos/cinemáticos.
SOL: a=-3,63 m/s2; s=40,31 m; t=4,69 s; vo=17,02 m/s
b.- Realizar el ejercicio por razonamientos energéticos.
SOL: vo=17,11 m/s
c.- ¿Con qué velocidad tendríamos que lanzar el paquete si su masa fuera de 50 kg, es decir, el doble? Realizarlo como se desee, por razonamientos energéticos o dinámicos.
DATO: g=9,8 m/s2.
EJERCICIO FQ4EE2242:
En un tobogán de una atracción, que puede ser considerado un plano inclinado que forma 45º con la horizontal, cuya entrada está a 20 m de altura, se sabe que una niña de 20 kg de masa termina el recorrido con una velocidad de 10 m/s. Hallar el coeficiente de rozamiento de la niña con el tobogán.
a.- Realizar el ejercicio por razonamientos dinámicos/cinemáticos.
b.- Realizar el ejercicio por razonamientos energéticos.
DATO: g=9,8 m/s2.
SOLUC.: μ=0,75
EJERCICIO FQ2EE2247:
Lanzamos un cuerpo por una superficie horizontal con rozamiento con una velocidad de 48 m/s. Si recorre 30 m hasta que se para, hallar el coeficiente de rozamiento, utilizando estrategias dinámicas y energéticas.
DATO: g=9,8 m/s2.
SOLUC.: μ=3,92
EJERCICIO FQ2EE2248:
Tenemos un plano inclinado 30º con la horizontal que se eleva hasta los 15 m de altura, a partir de la cual continúa en un plano horizontal. En ambos planos el rozamiento está presente y caracterizado por un μ=0,2.
Se lanza un cuerpo desde la base del plano inclinado con una velocidad 8 m/s. Responder a las siguientes cuestiones
En caso de que llegue a la superficie horizontal, hallar el espacio que recorre hasta que se detiene.
En caso de que no llegue a la superficie horizontal, hallar la velocidad con la que hay que lanzarlo desde la base del plano inclinado, para que recorra en la superficie horizontal 12 m hasta que se detiene.
DATO: g=9,8 m/s2.
SOLUC.- Recorre 4,85 metros en el plano inclinado, la aceleración es .6,6 m/s2; el tiempo que camina en el plano inclinado 1,21 s. No llega.
EJERCICIOS ADECUADOS PARA PREPARAR UNA PRUEBA DE ESTE CONTENIDO, EN 4º DE LA E.S.O. E INCLUSO EN PRIMERO DE BACHILLERATO (EN ESTE ÚLTIMO CASO, SE PUEDE PLANTEAR UNA COMBINACIÓN DE LAS SITUACIONES PLANTEADAS):
EJERCICIO X1:
Dejamos caer un cuerpo desde una altura de 30 m. Hallar, considerando despreciables los rozamientos con el aire, la velocidad con la que impacta con el suelo. DATO: g=9,8 m/s2. (SOL.: 24,25 m/s)
a.- Realizar el ejercicio utilizando razonamientos energéticos.
b.- Realizar el ejercicio utilizando razonamientos cinemáticos.
EJERCICIO X2:
Lanzamos en la vertical y hacia arriba, un cuerpo con una velocidad de 24 m/s, desde una altura de 2 m. Hallar la altura máxima que alcanza, considerando despreciables los rozamientos con el aire. DATO: g=9,8 m/s2. (SOL.: 31,39 m)
a.- Realizar el ejercicio utilizando razonamientos energéticos.
b.- Realizar el ejercicio utilizando razonamientos cinemáticos.
EJERCICIO X3:
Sobre una superficie horizontal lanzamos un cuerpo con una velocidad de 27 m/s. Hallar el espacio que recorre hasta que se detiene. DATO: g=9,8 m/s2.
a.- Realizar el ejercicio considerando despreciable el rozamiento. (SOL.: el cuerpo en esta situación no se detiene utilizando la lógica -las ecuaciones además lo indican por resultados incoherentes o absurdos)
a.1.- Utilizando razonamientos energéticos.
a.2.- Utilizando razonamientos dinámicos/cinemáticos.
b.- Realizar el ejercicio considerando el rozamiento presente, con un coeficiente de rozamiento de valor 0,2. (SOL.: 185,9 m)
b.1.- (FQ4EE2183) Utilizando razonamientos energéticos.
IR AL VIDEO QUE LO RESUELVE: https://youtu.be/9kHxm4I5oxI
b.2.- Utilizando razonamientos dinámicos/cinemáticos.
EJERCICIO X4:
Desde lo alto de un plano inclinado 30º a una altura de 15 m, dejamos caer un cuerpo. Hallar la velocidad con la que llega al final del plano inclinado. DATO: g=9,8 m/s2.
a.- Realizar el ejercicio considerando despreciable el rozamiento. (SOL.: 17,15 m/s)
a.1.- Utilizando razonamientos energéticos.
a.2.- Utilizando razonamientos dinámicos/cinemáticos.
b.- Realizar el ejercicio considerando el rozamiento presente, con un coeficiente de rozamiento de valor 0,2. (SOL.: 13,86 m/s)
b.1.- Utilizando razonamientos energéticos.
b.2.- Utilizando razonamientos dinámicos/cinemáticos.
EJERCICIO X5:
¿Con qué velocidad hay que lanzar un cuerpo de 11,5 kg de masa, para que recorra 55 m en un plano horizontal con rozamiento hasta que al final se detiene? DATOS: μ=0,2; g=9,8 m/s2. (SOL.: 14,68 m/s)
a.- Realizar el ejercicio utilizando razonamientos energéticos.
b.- (EJERCICIO FQ4EE2184) Realizar el ejercicio utilizando razonamientos dinámicos/cinemáticos.
VIDEO QUE RESUELVE EL APARTADO: https://youtu.be/Kdstpo21mQc
EJERCICIO X6:
Hallar la velocidad con la que hay que lanzar un cuerpo de 50 toneladas, desde la base de un plano inclinado 25º, para que alcance una altura de 20 metros. El rozamiento se considera presente y caracterizado por un coeficiente μ=0,25. DATOS: g=9,8 m/s2; 1 Ton = 1000 kg.
a.- Realizar el ejercicio utilizando razonamientos energéticos.
b.- Realizar el ejercicio utilizando razonamientos dinámicos/cinemáticos.
En cualquier caso y teniendo en cuenta que frecuentemente se generan contenidos, añadimos la siguiente lista de vídeos de TRABAJO Y ENERGÍA:
https://www.youtube.com/playlist?list=PLiO-qZK9THdgxMWV8RjpvqIPC1Bh8GeCX
PUEDE INTERESAR LA CONSULTA DEL SIGUIENTE ARTÍCULO DE: UTILIZACIÓN DE LAS LEYES DE NEWTON EN EJERCICIOS DE DINÁMICA
Añadimos el documento al que nos referíamos al principio, de consulta y ampliación de este contenido de trabajo y energía.
76 TRABAJO Y ENERGIA VS DINAMICA FYQ 1BAC V9Esperamos que el material cumpla con su cometido.
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