Problemas de trabajo y energia

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PROBLEMAS DE TRABAJO Y ENERGÍA 4º ESO

1.- Un cuerpo de 5 kg de masa cae libremente. Cuando se encuentra a 7 m del suelo posee una velocidad vA = 6 m/s. Determina su energía cinética y potencial cuando se encuentre a 3 m de altura.
Sol: EP = 343 J EC = 122,5 J

2.- El motor de una excavadora tiene una potencia de 250 CV. ¿Cuál es su potencia en vatios y en kilovatios? (1 CV = 735 W) ¿Quétrabajo puede realizar en una hora de funcionamiento?
Sol: 183750 W; 183,75 kW; 6,6.108 J

3.- Se sube una caja de 100 kg a una altura de 120 cm del suelo (a un camión). Indica qué trabajo se realiza al subirla directamente o al subirla mediante una tabla de 3 m de longitud. ¿En qué caso se realiza más fuerza? Sol: 1176 J; al subirla directamente.
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4.- Una grúa eleva una carga de 500 kgdesde el suelo hasta una altura de 15 metros en 10 segundos. Halla la potencia desarrollada por la grúa en kW y en CV.
Sol: 7,35 kW; 10 CV

5.- Una máquina consume una energía de 1000 J para realizar un trabajo útil de 650 J. Calcula su rendimiento.
Sol: 65 %

6.- Un motor que lleva la indicación 1,5 kW eleva un peso de 200 kg a una altura de 7 m en 12 s ¿Qué energía se ha disipado comocalor?
Sol: Edisipada= 4280 J

7.- Un péndulo de 1 metro de longitud y 200 gramos de masa se deja caer desde una posición horizontal. Halla la velocidad que lleva en el punto más bajo de su recorrido.
Sol: 4,43 m/s
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8.- Un automóvil de 1 000 kg de masa circula por una carretera horizontal con una velocidad constante de 72 km/h. El motor aplica sobre él una fuerza de 200 N en la direccióny sentido de su movimiento a lo largo de 500 metros.
a) ¿Cuál es la energía cinética inicial del vehículo? Sol: 2.105 J
b) ¿Qué trabajo ha realizado el motor sobre el automóvil y cuál será la energía cinética final suponiendo que no hay rozamiento? Sol: 105 J; 3.105 J
c) ¿Cuál es la velocidad final del automóvil? Sol: 88,2 km/h

9.- Una pequeña esfera de 100 gramos de masa se deja caer desdeel punto A por el interior de una semiesfera hueca como se indica en la figura. El radio de la semiesfera es de 30 centímetros. Se supone que no existen rozamientos.
a) Calcula la energía potencial de la esfera en el punto A. Sol: 0,294 J
b) ¿Qué energías tiene en M y cuáles son sus valores? ¿Y en N? ¿Y en B? Sol: EcM=0,294 J; EcN= 0,196 J; EpN=0,098 J; EpB= 0,294 J
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10- Una esferametálica de 100 kg de masa se deja caer desde una altura de 5 metros sobre un suelo arenoso. La esfera penetra 40 cm en el suelo. Halla la fuerza de resistencia ejercida por el suelo.
Sol: 12250 N
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11.- Un cuerpo de 5kg se deja caer desde el punto más alto de un plano de 3 metros de longitud inclinado 45º. Calcula:
a) La variación de energía potencial del cuerpo al llegar al punto más bajodel plano. S. -103,9 J
b) La energía cinética en ese momento. Sol: 103,9 J
c) El trabajo realizado sobre el cuerpo. Sol: 103,9 J
d) La velocidad del cuerpo al final del plano. Sol: 6,45 m/s
e) La velocidad con que hubiera llegado si hubiera caído libremente desde la misma altura. Sol: 6,45 m/s
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12.- Una bomba de 1,5 kW de potencia extrae agua de un pozo de 20 metros de profundidad arazón de 300 litros por minuto. Calcula:
a) El trabajo necesario para elevar cada litro de agua. Sol: 196 J
b) El trabajo realizado cada minuto. Sol: 58800 J
c) La potencia desarrollada por la bomba. Sol: 980 W

13.- Un carrito de 10 kg de masa se mueve con una velocidad de 3 m/s, calcula:
a) La energía cinética.
b) La altura que alcanzará cuando suba por una rampa sin rozamiento.
Sol: a) 45J b) 0,46 m

14.- Un cuerpo de 50 N de peso se halla en el punto más alto de un plano inclinado de 20 m de largo y 8 m de alto sin rozamiento. Determina:
a) La energía potencial en esa posición.
b) La energía cinética si cae al pie de esa altura.
c) La energía cinética si cae al pie deslizándose por la pendiente.
Sol: 40 J en todos los casos

15.- Un proyectil de 0,03 N de peso...
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