Para Ingenieros

TECNOLOGÍA 3.° ESO SOLUCIONARIO DEL CUADERNO DEL ALUMNO

Ejercicios propuestos sobre energía
Ejercicio 1.1
Suponiendo que los motores que hay en el aula de Tecnología tienen una potencia de 1 W, calcular el trabajo que son capaces de realizar en 1 min. Solución: 60 J Como 1 minuto son 60 segundos, se tiene: T = P · t = 1 · 60 = 60 J

Ejercicio 1.2
Una bombilla de 60 W de potencia estáfuncionando durante una hora. Calcular la energía consumida en Ws. ¿Cuántos tubos fluorescentes de 15 W consumen la misma energía que la bombilla en una hora? ¿Qué crees que da más luz, la bombilla o los tubos fluorescentes para igualdad de potencia? Solución: 216.000 Ws, 4 tubos. Teniendo en cuenta que una hora tiene 3.600 segundos, se tiene: T = P · t = 60 · 3600 = 216.000 J = 216.000 Ws El númerode tubos será 4.

Ejercicio 1.3
Un secador de pelo consume una energía de 1 kWh y se sabe que su rendimiento es del 80%. ¿Qué cantidad de energía útil se obtiene de él? Solución: 0,8 kWh EU η · ET Como η = ––– · 100, despejando: EU = ––––– = 0,8 kWh 100 ET

2 • SOLUCIONARIO DEL CUADERNO

Ejercicio 1.4
De la energía útil del secador del ejercicio anterior, el 75% se emplea en calentar elaire y el 25% en mover el motor para impulsar el aire ¿Qué cantidad de energía se emplea en cada una de las acciones citadas? Solución: 0,6 y 0,2 kWh 75 Calentamiento del aire: EC = 0,8 · –––– = 0,6 kWh 100 25 Implusar el aire: EI = 0,8 · –––– = 0,2 kWh 100

Ejercicio 1.5
Calcular la potencia y la energía que consume en 15 min un motorcillo de los empleados en el aula de Tecnología, sabiendo queal conectarlo a una tensión de 4,5 V, circula una intensidad de 5 mA. Solución: La potencia será P = V · I = 4,5 · 0,005 = 0,0225 W La energía consumida, teniendo en cuenta que 15 min = 900 s, será: E = P · t = 0,0225 · 900 = 20,25 W · s = 20,25 J

Ejercicio 1.6
El motor del ejercicio anterior, ¿qué potencia desarrollará en 1 minuto? Si está conectado a una pila de 4,5 V, ¿qué intensidadconsumirá? Solución: La potencia será el trabajo realizado (energía cinética) dividido por el tiempo empleado: 0,25 T P = ––– = –––––– = 0,00417 W t 60 Esta potencia mecánica ha de ser igual a la potencia eléctrica desarrollada, por lo que: 0,00417 P = V · I ⇒ 0,00417 = 4,5 · I ⇒ I = ––––––– = 0,927 mA 4,5

LA ENERGÍA Y SU TRANSFORMACIÓN • 3

Ejercicio 1.7
Por bombilla circula una corriente de 0,5A cuando está conectada a una pila de 9 V. Calcular la energía consumida en 1 h. Solución: Teniendo en cuenta que 1 h = 3600 s, se tendrá: E = V · I · t = 9 · 0,5 · 3600 = 16.200 Ws

Ejercicio 1.8
La bombilla del ejercicio anterior tiene un rendimiento del 60%. ¿Qué cantidad de energía se consume en iluminación y cuánta en calor? Solución: De la expresión del rendimiento energético se deduceque: EU 60 η = ––– 100 ⇒ EU = ET = ––– ET 45 Poniendo valores se obtiene que la energía consumida en emitir luz será: 60 EU = 16.200 ––– = 9.720 Ws 100 La energía disipada en forma de calor será la restante, esto es: Calor = 16.200 – 9.720 = 6.480 Ws

Ejercicio 1.9
Un panel de energía fotovoltaica es capaz de captar una densidad de energía de 100 Ws/m2. ¿Cuántos metros cuadrados de este panelserán necesarios para suministrar la energía necesaria de una vivienda que dispone de 800 Ws para iluminación, 500 Ws para frigorífico, y 1.200 Ws para otras aplicaciones? Solución: La energía total que necesita la vivienda será la suma de todos los elementos de consumo, esto es: ET = 800 + 500 + 1.200 = 2.500 Ws Si con 1 m2 de panel se obtienen 100 W, serán necesarios 25 m2 para obtener los 2.500Ws.

4 • SOLUCIONARIO DEL CUADERNO

Ejercicio 1.10
Si el rendimiento de los paneles del ejercicio anterior es del 45%, ¿cuántos metros cuadrados será necesario instalar ahora para cubrir las necesidades de la vivienda? Solución: EU 2.500 2.500 · 100 η = ––– 100 ⇒ 45 = –––––– 100 ⇒ ET = –––––––––– = 5.555,6 Ws ET ET 45 Será preciso intalar 56 m2 aproximadamente.

Ejercicio 1.11
∼ Un motor...