Maestra

Solución Actividades Tema 8 Conservación de la energía
Actividades de la Unidad

Energía y trabajo.

2. Explica con un ejemplo tomado de la vida cotidiana la diferencia entre fuerza y energía. ¿Es correcto, desde el punto de vista de la Física, afirmar que un levantador de pesas tiene mucha fuerza? ¿Sería correcto decir que tiene mucha energía? La energía es la capacidad de un sistema pararealizar transformaciones sobre sí mismo o sobre otros sistemas. De este modo, decimos que un objeto de madera posee energía, porque puede transformarse en cenizas y aumentar la temperatura de su entorno si se quema, mediante una reacción de combustión, o un atleta posee energía, pues puede cambiar de posición, o lanzar objetos, como una jabalina o un disco. La fuerza, por su parte, es unainteracción entre dos cuerpos, mediante la cual se producen cambios en el estado de movimiento o deformaciones de los mismos. Así, el atleta, que posee energía, y, por tanto, capacidad para producir cambios, modifica el estado de movimiento de los objetos que lanza, como la jabalina o el disco, aplicando una fuerza, mediante la cual les transmite parte de su energía. Afirmar que un levantador de pesastiene mucha fuerza no es correcto desde un punto de vista físico. Lo correcto es decir que posee mucha energía, y que es capaz de aplicar fuerzas muy grandes cuando levanta las pesas durante un entrenamiento o una competición. 6. Calcula la energía cinética de un ciclista de 70 kg de masa sobre una bicicleta de 12 kg de masa cuando circula a: a) 18 km/h. Para calcular la energía cinética aplicaremosla fórmula, considerando que la masa del conjunto ciclista-bicicleta es 82 kg, y que la velocidad habrá de indicarse en metros por segundo para que el resultado quede expresado en julios: v = 18 km/h = 5 m/s:

1 82kg  (5 m s)2 2 Ec  m  v   1025 J 2 2
b) 36 km/h.

v = 36 km/h = 10 m/s:

1 82kg  (10 m s)2 2 Ec  m  v   4100 J 2 2 Al aumentar la velocidad al doble, la energíacinética no se duplica, sino que se hace cuatro veces mayor, ya que la velocidad aparece elevada al cuadrado en la expresión.
8. Un pájaro de 300 g de masa vuela a una altura de 10 m sobre la superficie terrestre a una velocidad de 15 km/h. Calcula su energía potencial y su energía cinética.

Considerando que la masa del pájaro es 300 g = 0,3 kg, y que vuela a 10 m de altura y a una velocidad de 15km/h = 4,2 m/s, la energía cinética y la potencial del ave serán:
1 0,3kg  (4,2 m s)2 2 Ec  m  v   2,6 J 2 2 Ep  m  g  h  0,3kg  9,8m s2 10m  29,4 J
9. Calcula: a) La masa de una bola situada a una altura de 5 m cuya energía potencial es de 200 J.

Despejamos la masa de la expresión de la energía potencial:

Ep  m  g  h  m 

Ep gh



200 J  4,1kg 9,8 m s2  5 m

b)La altura a la que se encuentra esa bola si su energía potencial cambia a 340 J.

Despejamos en este caso la altura, sabiendo que al ser la misma bola, la masa es 4,1 kg, y que su energía potencial ahora será 340 J: Ep  m  g  h  h  Ep mg  340 J  8,5 m 4,1kg  9,8 m s2

10. Calcula la energía mecánica de los siguientes cuerpos: a) Una bola de 200 g de masa en reposo situada a 2 m dealtura. b) La misma bola moviéndose a 1 m/s por un carril recto colocado a 3 m de altura.

c) Un coche de 1 800 kg de masa que atraviesa un puente de 25 m de altura a una velocidad de 65 km/h.

La energía mecánica de un cuerpo se calcula como el resultado de sumar su energía cinética y su energía potencial.
a) Bola de 200 g de masa en reposo:

1 0,2kg  (0 m s)2 2 Ec  m  v   0 J  Está enreposo. 2 2 Ep  m  g  h  0,2kg  9,8 m s2  2m  3,92 J Em  Ec  Ep  3,92 J
b) Bola de 200 g de masa moviéndose a 1 m/s:

1 0,2kg  (1 m s)2 2 Ec  m  v   0,1 J 2 2 Ep  m  g  h  0,2kg  9,8 m s2  3m  5,88 J Em  Ec  Ep  5,98 J
c) Coche de 1 800 kg de masa a 65 km/h (18,1 m/s):

1 1800kg  (18,1m s)2 2 Ec  m  v   294849 J 2 2 Ep  m  g  h  1800kg  9,8 m s2  25m ...