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GUÍA PRÁCTICA
a m a r g o r P
Nº
Energía III: energía mecánica y su conservación conservación
Ejercicios PSU Para esta guía considere que la magnitud de la aceleración de gravedad (g) es 10 potencial gravitatoria a nivel del suelo es nula. 1.
m y que la energía s2
a c i s í F s a c i s á B s a i c n e i C
Cuando un cuerpo cae libremente, sin la intervención del roce, su energía I) II) III)
GUÍA CURSOS ANUALES
mecánica aumenta. cinética disminuye. disminuye. potencial disminuye.
Es (son) correcta(s) A) B) C)
2.
4.
solo I y II. II. solo I y III.
0 [J] 1 [J] 10 [J]
D) E)
100 [J] 1.000 [J]
Un cuerpo de 4 kilogramos se lanza verticalmente verticalment e hacia arriba desde el nivel del suelo, con una m m rapidez de 30 . ¿A qué altura alcanza una rapidez de 20 s ? s A) B) C)
1 V 9 0 A 2 3 B C 2 2 0 S E C I U G
D) E)
Un cuerpo de masa 5 kilogramos es soltado desde una altura de 2 metros respecto del suelo. ¿Cuál es la energía mecánica del cuerpo antes de ser soltado? A) B) C)
3.
solo I. solo II. solo III.
15 [m] 20 [m] 25 [m]
D) E)
30 [m] 35 [m]
Si el momentum de un cuerpo de masa constante se duplica, es correcto armar que su energía cinética se A) B) C)
reduce a la cuarta parte. reduce a la mitad. mantiene.
D) E)
duplica. cuadruplica.
Cpech
1
Ciencias Básicas Física 5.
6.
Una persona arroja verticalmente hacia abajo, desde lo alto de un edicio de 15 [m], un objeto de 2 [kg] de masa. Si la energía mecánica del cuerpo en la mitad del trayecto es de 400 [J], ¿cuál es la rapidez con la que fue lanzado? A)
5
m s
D)
20
m s
B)
10
m s
E)
25
m s
C)
15
m s
Un cuerpo de 200 [g] de masa se lanza verticalmente hacia arriba desde 2 [m] de altura respecto m del suelo, con una rapidez inicial de 20 . ¿Cuál es su energía potencial, respecto del suelo, en s el punto más alto? A) B) C)
7.
5 [J] 12 [J] 26 [J]
D) E)
44 [J] 82 [J]
La esfera de masa M es soltada en A y se desliza sin fricción a lo largo del riel, tal como muestra la gura. Si el radio de la parte circular es R y considerando que h = 5R, es correcto armar que I) II) III)
la energía mecánica en C es 5MgR. la energía cinética en B es 5MgR. la energía cinética en D es 3MgR.
A
D h
A) B) C) D) E) 8.
C B
III)
aumenta su energía cinética y disminuye su energía potencial gravitatoria. el aumento de energía cinética es equivalente a la disminución de energía potencial gravitatoria. su energía potencial gravitatoria ha disminuido a la mitad.
A) B) C)
Solo I Solo II Solo III
D) E)
Solo I y II I, II y III
Un cuerpo de masa M se lanza desde el suelo, verticalmente hacia arriba, con energía cinética E. Cuando pasa por un punto situado a H metros de altura su energía cinética es A) B) C)
2
R
Se deja caer libremente un cuerpo de masa M desde una altura H. Cuando se encuentra a una H altura , es correcto armar que 2 I) II)
9.
Solo I Solo II Solo III Solo I y II I, II y III
M
Cpech
E E + MgH E – MgH
D) E)
MgH MgH – E
GUÍA PRÁCTICA 10.
Respecto de la energía mecánica de una esfera que resbala sobre un riel sin roce, siguiendo la trayectoria A-B-C-D-E mostrada en la gura, es correcto armar que A) B) C) D) E)
A es máxima en el punto A. es máxima en el punto D. es mínima en el punto B. es distinta en cada punto desde A hasta E. es igual en cada punto desde A hasta E.
D
E C
B
11.
El cuerpo de masa M resbala sin roce por las supercies que muestra la gura. Si se deja caer siempre desde la misma altura H, es correcto armar que
M
M
H
H A
I) II) III) A) B) C)
12.
B
en A alcanzará mayor altura. en B alcanzará mayor altura. en ambos casos la energía mecánica será constante. Solo I Solo II Solo III
D) E)
Solo I y III Solo II y III
Se lanza un cuerpo verticalmente hacia arriba y se registra su altura (h) en el tiempo (t), tal como se muestra en la gura. Despreciando las pérdidas de energía por efectos del roce, entre los instantes A y B se verica que h [m]
A
A) B) C) D) E)
B
t [s]
la energía cinética aumenta en tanto que la potencial disminuye. la energía potencial aumenta en tanto que la cinética disminuye. la energía cinética permanece constante en tanto que la potencial aumenta. la energía potencial permanece constante en tanto que la cinética disminuye. la energía cinética como la potencial permanecen constantes, manteniéndose constante la energía mecánica.
Cpech
3
Ciencias Básicas Física 13.
Santiago se encuentra a una altura aproximada de 500 [m] sobre el nivel del mar. Si una persona de 70 [kg] sube hasta la cumbre del cerro San Cristóbal, situada a una altura de 800 [m] sobre el nivel del mar, su energía potencial aumenta en A) B) C)
14.
560.000 [J] 910.000 [J]
g 1 k
0 [J] 100 [J] 200 [J] 400 [J] 600 [J]
m sobre una supercie rugosa, s m producto de lo cual después de un instante su rapidez dism inuye a 40 . ¿Cuál es el trabajo s que realizó la fuerza de roce? –400 [J] –800 [J] –1.200 [J]
D) E)
–3.192 [J] –3.200 [J]
Para un cuerpo que se lanza verticalmente hacia arriba, ¿cuál de los siguientes gráficos representa correctamente la relación entre la altura (h), respecto del suelo, a la cual se encuentra y su energía mecánica (E)? E
E
E
h
h
h
B)
A) E
C) E
h
D)
4
h = 20 [m]
Una bolita de 10 [g] se mueve con una rapidez de 800
A) B) C)
16.
D) E)
Un cuerpo de masa 1 [kg] sube por un plano inclinado sin roce, tal como muestra la gura. Si m parte a nivel del suelo con una rapidez inicial de 20 y llega al punto más alto con rapidez nula, s ¿cuánto vale su energía mecánica en la mitad del trayecto? A) B) C) D) E)
15.
110.000 [J] 210.000 [J] 350.000 [J]
Cpech
h
E)
GUÍA PRÁCTICA Enunciado para las preguntas 17, 18 y 19 Un bloque se desplaza con rapidez constante por una supercie sin roce, tal como lo muestra la gura. La sección AB de la supercie tiene una longitud de 2 [m] y es rugosa, por lo que al pasar por ella el m bloque disminuye su rapidez a 6 . Respecto de esta situación, conteste las siguientes preguntas. s
10
m s
1 kg B
A
17.
¿Cuál es la energía mecánica del bloque en el punto A? A) B) C)
18.
50 [J] 60 [J]
68 [J] 32 [J] 18 [J]
D) E)
−32 [J] −68 [J]
¿Cuál es la altura máxima que alcanzará el bloque al subir por el plano inclinado? A) B) C)
20.
D) E)
¿Cuál es el trabajo realizado por la fuerza de roce sobre el bloque, al pasar por el sector AB? A) B) C)
19.
20 [J] 30 [J] 40 [J]
0,3 [m] 1,5 [m] 1,8 [m]
D) E)
2,5 [m] 5,0 [m]
Una persona lanza una pelota verticalmente hacia arriba. Una vez que alcanza la máxima altura la pelota vuelve al punto de partida. Sin considerar el roce con el aire, ¿cuál de los siguientes grácos representa correctamente la energía mecánica E de la pelota en todo el trayecto? E
E
E
t
t
t
B)
A) E
C) E
t
D)
t
E) Cpech
5
Ciencias Básicas Física 21.
Una esfera de masa 2 [kg] se desliza por el tobogán de la gura. En A, la energía cinética de la esfera es 10 [J] y su energía potencial 54 [J]. Si no se considera la acción del roce, es correcto armar que la energía A
22.
I) II) III)
cinética al pasar por B es 64 [J]. potencial en C es 18 [J]. mecánica en D es 64 [J].
A) B) C) D) E)
Solo I Solo I y II Solo I y III Solo II y III I, II y III
A) B) C)
6
B
D
Disminuye. Permanece constante. Es máxima cuando la velocidad es máxima. Es nula cuando el cuerpo se logra detener. Es negativa debido a que la velocidad disminuye.
10 [kg] 14 [kg] 35 [kg]
D) E)
m ,a s
140 [kg] 350 [kg]
Al subir con velocidad constante desde el suelo hasta una altura H un cuerpo de masa M, es correcto afirmar que I) II) III)
25.
h 3
Si un cuerpo posee una energía mecánica de 700 [J] y se mueve con una rapidez de 10 una altura de 2 metros, ¿cuál es su masa? A) B) C)
24.
h
Si un cuerpo que se mueve sobre una superficie horizontal rugosa, a una altura H respecto del suelo, comienza a disminuir su velocidad, ¿qué sucede con la energía potencial gravitatoria a medida que transcurre el tiempo? A) B) C) D) E)
23.
C
aumenta la energía potencial del cuerpo. disminuye la energía cinética del cuerpo. permanece constante la energía mecánica del cuerpo. Solo I Solo III Solo I y II
D) E)
Solo II y III I, II y III
Una pelota es lanzada desde el suelo, verticalmente hacia arriba, con una energía cinética inicial de 100 [J]. Si se considera el roce con el aire, es correcto afirmar que I) II) III)
la energía potencial gravitatoria del cuerpo en el punto de máxima altura es 100 [J]. la energía cinética del cuerpo al volver al punto de lanzamiento es 100 [J]. la energía mecánica del cuerpo al momento de haber sido lanzado es 100 [J].
A) B) C)
Solo I Solo II Solo III
Cpech
D) E)
Solo I y III I, II y III
GUÍA PRÁCTICA
Tabla de corrección
Ítem 1
Alternativa
Habilidad Reconocimiento
2
Aplicación
3
Aplicación
4
Comprensión
5
Aplicación
6
Aplicación
7
ASE
8
Comprensión
9
Comprensión
10
Comprensión
11
Comprensión
12
Comprensión
13
Aplicación
14
Aplicación
15
Aplicación
16
Aplicación
17
ASE
18
Reconocimiento
19
Aplicación
20
Comprensión
21
ASE
22
Comprensión
23
Aplicación
24
Comprensión
25
Comprensión
Cpech
7
Ciencias Básicas Física
Resumen de contenidos La energía mecánica es la suma de las energías cinética y potencial (gravitatoria y/o elástica) que posee un cuerpo o sistema. Se representa por E M y se calcula como: EM = EC + EP
•
Principio general de conservación de la energía “La energía no puede ser creada ni destruida, solo puede ser transformada”.
química lumínica
química
•
mecánica
eléctrica
térmica
química
mecánica
Principio de conservación de la energía mecánica “En ausencia de roce, la energía mecánica del sistema permanecerá constante” EM
inicial
= EM
nal
Fuerzas conservativas: el trabajo realizado por ellas es independiente de la trayectoria. Fuerzas disipativas: el trabajo realizado por ellas depende de la trayectoria seguida.
• •
El trabajo realizado por el roce es equivalente a la cantidad de energía mecánica que se haya perdido en el sistema, es decir, equivale a la variación de energía mecánica del sistema. Wroce = EM − EM = DEM f
i
Observación El trabajo realizado por una fuerza de roce siempre es negativo. La fuerza de roce recibe el nombre de fuerza disipativa.
8
Registro de propiedad intelectual de Cpech. Prohibida su reproducción total o parcial.
Cpech
