Energía mecánica y caída libre - Ejercicios de física y matemática

Energía mecánica y Caída Libre… y lanzamiento vertical hacia arriba
Si no se dice otra cosa, no debe considerarse el efecto del roce con el aire.
1.Un objeto de masa m cae libremente de cierta altura. ¿En qué lugar de la
trayectoria será máxima la energía: cinética, potencial y total?, ¿y mínimas?
2.Se puede afirmar que la energía potencial de un cuerpo depende del sistema
de referencia que se escoja, estableciendo un nivel para U = 0 J, ¿se puede decir,
también, que la energía cinética de un cuerpo depende del sistema de referencia que
se escoja? Si es afirmativa su respuesta, dé un ejemplo que lo muestre claramente.
3.Si se considerara el efecto del roce con el aire, en la caída de un cuerpo.
¿Cómo se comportaría la energía mecánica a medida que cae? Refiérela a cada tipo
de energía.
4.Si se deja caer una pelota desde cierta altura. Entonces ocurrirá que empezará
a dar botes en el lugar que caiga y poco a poco irá alcanzando menos altura y
finalmente se detendrá. ¿Qué ocurre con la energía mecánica de la pelota en este
caso?
5.Un globo aerostático está ascendiendo con cierta velocidad. Si mientras sube
se suelta un objeto y este cae. ¿En qué lugar de la trayectoria, respecto al suelo, la
energía potencial del objeto será máxima?
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6.Desde lo alto de un puente, que tiene 8 metros hasta el agua que circula bajo
él, se deja caer una piedra de 2 kg. Determine la energía potencial, cinética y total: a)
antes de que la piedra caiga, b) al momento de impactar en el agua, c) cuándo aún le
faltan 3 m por llegar al agua.
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7.Un globo aerostático está en reposo a una altura de 120 m del suelo. Un
pasajero del globo deja caer un saco con arena, que sirve de contrapeso, de 20 kg.
Determine la energía cinética, potencial y total del saco, cuando: a) aún no cae, b) está
llegando al suelo, c) le faltan 40 m por llegar al suelo, d) lleva una rapidez de 20 m/s.
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8.Un jugador de fútbol patéa una pelota, de 400 g de masa, y la arroja
verticalmente hacia arriba con una velocidad de 16 m/s. Determine, con conceptos de
energía mecánica, la altura que alcanza.
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9.Un arquero lanza, desde el reposo, verticalmente hacia arriba una flecha de 50
g. Si la flecha alcanza una altura de 50 m. Determine la energía cinética con que fue
lanzada.
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10.- Una persona se ducha y sin darse cuenta deja goteando la llave que está a 2 m
de altura. Caen gotas a intervalos de 0,16 s. Si cada gota tiene una masa 0,02 g,
determinar la energía cinética de cada gota que cae, en el momento que la primera en
caer está llegando al suelo.
11.- Una pelota “saltarina”, de 1 kg se suelta desde 2 m de altura y cae en una
superficie plana y lisa. En el rebote con la superficie disipa el 10% de su energía
mecánica, y así ocurre en los demás botes que da. Determine a qué altura llega la
pelota luego del cuarto rebote.
12.- Un durazno tiene frutos que en promedio tienen masas de 150 g. Debido a que
uno de ellos estaba muy maduro, cae hasta el suelo situado a 1,8 m. Determine la
energía cinética al momento de llegar al suelo.
13.- Un niño está jugando al famoso juego de la “payaya” y lanza, desde el suelo,
hacia arriba una pequeña piedra de 5 g de masa. La piedra alcanza una altura de 30
cm sobre el suelo. Determine la energía cinética, potencial y total que tiene la piedra:
a) al momento de ser arrojada, b) al llegar a la parte más alta.
Hernán Verdugo Fabiani
Profesor de Matemática y Física
www.hverdugo.cl
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14.- Un mono, de unos 10 kg de masa, se deja caer de una rama situada a cierta
altura. Si llega al suelo con una energía cinética de 720 J. Determine: a) la velocidad
con que llega al suelo, b) la altura desde la que cae.
15.- Un objeto de 2 kg cae desde cierta altura y tarda 4 s en llegar al suelo.
Determine la energía cinética, potencial y total en cada segundo de caída (desde 0 a 4
s).
16.- Un joven lanza, verticalmente hacia arriba, una pelota de tenis, de 60 g. Si la
pelota tarda 4 s en retornar al punto de partida. Determine la energía cinética,
potencial y total al momento: a) de ser lanzada, b) de llegar al punto más alto.
17.- Un niño de 40 kg, de 1,2 m de altura, está en el tercer piso de un edificio. Si
cada piso tiene 3 m de altura. Determine la energía potencial del niño respecto al suelo
del: a) primer piso, b) segundo piso, c) tercer piso, d) cuarto piso.
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18.- Un globo asciende a una velocidad constante de 5 m/s. En un momento que se
encuentra a 100 m de altura, respecto al suelo, se deja caer, desde el globo, un objeto
de 5 kg. Determine: a) la energía potencial máxima que adquiere el objeto, respecto al
suelo, b) la energía cinética que tiene el objeto al llegar al suelo.
Hernán Verdugo Fabiani
Profesor de Matemática y Física
www.hverdugo.cl
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