El trabajo es la t El trabajo es la transferencia de energía que se

TEMA 10: TRABAJO Y CALOR. ENERGÍA
La energía la necesitamos para sobrevivir y la obtenemos de los alimentos que ingerimos, esta energía nos permite
desplazarnos y mantener constante la temperatura corporal.
TRABAJO Y ENERGÍA
La energía es una magnitud física que definiremos como la capacidad que tiene un cuerpo para producir
transformaciones en él o en otros cuerpos.
En éste tema estudiaremos las transformaciones relacionadas con fuerzas y desplazamientos (trabajo
trabajo)
trabajo y las
relacionadas con el calor.
calor
Si sostenemos un libro sin movernos o empujamos una pared, ¿realizamos trabajo?. La respuesta es no, lo que
realizamos es un esfuerzo. En cambio sí realizamos un trabajo cuando, por ejemplo, empujamos un armario y lo
desplazamos.
En Física diferenciamos ambos conceptos: hacemos un esfuerzo al aplicar una fuerza y realizamos un trabajo si esa
fuerza produce una transformación.
Podríamos decir que realizar un trabajo equivale a producir una transformación ejerciendo una fuerza.
fuerza
Cuando ejercemos un trabajo sobre un cuerpo, éste aumenta su energía, y el cuerpo que la ejerce, pierde energía. En el
ejemplo del armario, el que lo empuja pierde energía y el armario la gana.
El trabajo modifica la energía que posee un cuerpo y de esto podemos concluir que:
ransferencia de energía que se produce cuando una fuerza produce un desplazamiento
El trabajo es la ttransferencia
Para medir el trabajo necesitamos medir la energía que gana o pierde un cuerpo. El trabajo es una magnitud escalar.
Denominamos trabajo mecánico, W,
W al producto de la fuerza efectiva que actúa sobre un cuerpo por el desplazamiento que
produce:
W = Fefectiva . d
La unidad de trabajo en el S.I. es el Julio (JJ): 1 J = 1 N . 1 m
Llamamos fuerza efectiva a la que tiene la dirección del movimiento y se obtiene descomponiendo la fuerza en la
dirección del movimiento y su vertical.
El trabajo será positivo (W>0
W>0)
W<0)
W>0 si F y d tienen el mismo sentido y negativo (W<0
W<0 si tienen sentido contrario.
contrario
El trabajo positivo aumenta la energía de un cuerpo y el negativo la disminuye.
Por ejemplo cuando empujamos un cuerpo y éste se mueve, aumentamos su energía, al soltarlo actúa la fuerza de
rozamiento, que realiza un trabajo negativo y le quita energía, por ese motivo el cuerpo termina parándose.
Ejercicio.
Ejercicio.
1. Un cuerpo es arrastrado sobre una superficie horizontal y plana por una fuerza de 70 N en la dirección
dirección y
sentido del movimiento. Sobre el cuerpo actúa además una fuerza de rozamiento de 30 N. Si la masa del
del
cuerpo es de 50 Kg, calcular el trabajo realizado por la fuerza horizontal, por la del rozamiento, por el
peso y por la fuerza resultante, cuando el cuerpo se desplaza 8 m.
2. Resuelve el ejercicio anterior en el caso
caso de que la fuerza de 70 n forme un ángulo de 30º con la horizontal.
LA ENERGÍA MECÁNICA: ENERGÍA POTENCIAL Y ENERGÍA CINÉTICA
La energía mecánica es la energía que se debe a la posición y al movimiento de un cuerpo, por lo tanto, es la suma de las
energías potencial y cinética de un cuerpo.
EM = EP + EC
La energía
energía potencial (Ep) es la que posee un cuerpo debido a la posición que ocupo y su fórmula es:
Ep = m. g . h
Esta expresión es válida solo cuando nos encontramos a poca altura sobre el nivel del mar. El nivel de Ep = 0 lo elegimos
donde queramos dependiendo del problema, evitando así trabajar con energías negativas.
Como vemos la energía potencial solo depende de la altura.
La energía cinética (Ec) es la energía que tiene un cuerpo por el hecho de estar en movimiento y su fórmula es:
Ec =
1
⋅ m . v2
2
Ejercicio.
Ejercicio.
3. Calcula la energía mecánica de un cuerpo de 5 Kg que se mueve a 70 Km/h a una altura de 6 m.
4. Un avión vuela con una velocidad de 720 km/h a una altura de 3 km sobre el suelo. Si la masa del avión es
de 2500 kg, ¿cuánto vale su energía mecánica total?
CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA
Cuando sobre un cuerpo no actúan fuerzas externas, excepto el peso, la energía mecánica se conserva constante en todos
los puntos de su trayectoria.
EmA = EmB = EmC = CTE
EcA+EpA = EcB+EpB = EcC+EpC
La energía ni se crea ni se destruye, tan solo sufre transformaciones.
Cuando sobre un cuerpo actúan fuerzas externas, el trabajo realizado por éstas es igual a la variación de la energía
mecánica, es decir, si el trabajo realizado es positivo aumentará la energía del cuerpo, y si es negativo, disminuirá.
Ejercicios
Ejercicios.
1. Desde lo alto de un plano inclinado de 10 m de longitud y 5 m de altura, se desliza, sin velocidad inicial, un
Suponemos
onemos que no hay rozamiento
objeto de 1 Kg. Calcula la velocidad con la que llegará a la base del plano. Sup
entre el objeto y el plano.
2. Resuelve el mismo problema que antes, pero ahora la fuerza de rozamiento vale 2 N.
RENDIMIENTO Y POTENCIA
Se define rendimiento de una máquina como el cociente entre el trabajo que realiza y la energía que consume:
R=
trabajo realizado
energía consumida
No tiene unidades y a veces se da el resultado en %
Por ejemplo, si consideramos el cuerpo humano como una máquina, su rendimiento es tan solo
10
= 0,1 , es decir, que
100
para realizar un trabajo de 10 J, consumimos 100 J, esto equivale a un rendimiento del 10%.
La potencia es la relación entre el trabajo realizado y el tiempo tardado en realizarlo, es decir, P =
W
. Su unidad en el
t
S.I. es el Watio
El vatio es una unidad muy pequeña, por lo que normalmente la potencia se expresa en KW. Otra unidad que también
se suele utilizar es el caballo de vapor ( CV ): 1CV=760 W
El kilovatio
kilovatioio-hora ( kWh ) es una unidad de trabajo muy utilizada, y es el producto de una unidad de potencia por una
de tiempo:
1kWh = 1kW ⋅ 1h = 1000 W ⋅ 3600s = 3 600 000 J
De lo anterior deducimos que 1 kWh es el trabajo que se realiza cuando se desarrolla una potencia de 1 kW durante una
hora.
Ejercicio.
Ejercicio.
3. De los 40 000 J de energía que se suministran al motor de una lancha, solo se aprovechan 5 200 para
obtener movimiento. Calcula el rendimiento del motor.
4. Calcular la potencia mínima, medida en vatios, del
del motor de un montacargas, que tarda 15 segundos en
subir una carga de 2 000 kg hasta una altura de 12 m.
CALOR Y TEMPERATURA
La materia está formada por átomos, moléculas e iones que experimentan un movimiento continuo y caótico. En los
gases, este movimiento es libre. En cambio, en los líquidos y los sólidos las partículas se mantienen en posiciones fijas y
solo pueden vibrar entorno a estas posiciones.
Las partículas que forman la materia tienen energía cinética, debida a su movimiento, y energía potencial, debido a las
fuerzas que las mantienen en las posiciones. La suma de ambas energías de todas las partículas que forman un cuerpo
se llama energía interna.
interna
La temperatura es una magnitud que mide la energía interna de un cuerpo, que como hemos visto, depende del estado de
agitación de sus partículas. Cuanto mayor sea esta agitación, mayor será su temperatura.
El calor es la energía transmitida entre dos cuerpos debido a una diferencia de temperatura.
temperatura
El calor no se tiene , se transmite.
Unidades de temperatura:
GRADOS CELSIUS
GRADOS KELVIN
GRADOS FAHRENHEIT
100
373
212
0
273
-273
32
0
-460
La unidad de temperatura en el S.I. es el Kelvin.
Kelvin Cuando hablamos de temperaturas absolutas estas están en grados
Kelvin.
CELSIUS
Para pasar de una unidad a otra:
KELVIN
C
K − 273 F − 32
=
=
100
100
180
CALOR CEDIDO O ABSORBIDO POR UN CUERPO
El calor absorbido o cedido por un cuerpo depende de tres factores:
a) De la masa del cuerpo.- Para elevar a 40ºC la temperatura de 10 kg de agua necesitaremos más calor que si se
tratara de 5 kg.
b) De la diferencia de temperatura.temperatura Cede más calor un cuerpo cuando pasa de 100ºC a 50ºC que si pasa de 100ºC
a 90ºC.
c) De la naturaleza del cuerpo del que se trate.- El hierro aumenta su temperatura más rápido que el agua.
De todo esto deducimos que el calor absorbido o cedido por un cuerpo viene dado por:
Qabs/ced = m . c . ∆T
Cuando dos cuerpos, a distinta temperatura, se ponen en contacto el de mayor temperatura, cede calor al de menor
temperatura hasta que las temperaturas de ambos se igualan (equilibrio térmico). Para los problemas consideraremos
que el calor absorbido por un cuerpo es igual al cedido por el otro.
QCED = QABS
En el S.I. el calor se mide en Julios, ya que es energía. También es común medirla en CALORIAS
1 cal = 4,18 J
Para caracterizar la naturaleza de un cuerpo definimos el calor específico ( c ) que es el calor necesario para que la
unidad de masa de un cuerpo aumente su temperatura un grado. Por ejemplo, el calor específico del agua es de
4 180 J/Kg K , y eso quiere decir que para aumentar un grado la temperatura de un kg de agua es necesario
trasmitirle al agua 4 180 J.
Ejercicios
Ejercicios.
5. Una pieza de cobre de 60 g se calienta desde 25ºC hasta 80ºC. Calcula el calor absorbido por el cobre.
Dato: ccobre = 385 J/kg.K
6. Calcula la temperatura de equilibrio al introducir 300 g de
de cobre a 90ºC en 80 l de agua a 23ºC.
EJERCICIOS
1.
2.
3.
4.
5.
Señala en cuál de éstas situaciones se realiza trabajo y en cuáles no. Razona todas tus respuestas:
a) Sostenemos una mochila de 40 kg en reposo.
b) Levantamos los brazos en alto.
c) Dejamos caer un objeto desde cierta altura.
Calcular el trabajo que se ha de realizar para sostener un cuerpo de 800 N de peso a 20 m de altura.
Un bloque es arrastrado por una superficie plana y horizontal tirando de él por medio de una cuerda. Para ello se aplica a ésta
una fuerza de 40 N en la dirección y sentido del movimiento. Sobre el bloque actúa además una fuerza de rozamiento de 25 N.
Calcula el trabajo que realiza cada una de dichas fuerzas cuando el bloque se desplaza 8 m sobre la superficie en la que se apoya.
SOL= 320
320 J ; -200 J.
Calcular el trabajo que se ha de realizar para subir un cuerpo que pesa 800 N hasta una altura de 20 m, suponiendo nulo el
rozamiento. SOL= 16000 J.
Un cuerpo de 8 kg recorre 40 m sobre un plano horizontal con MRUA. Lo impulsa una fuerza horizontal de 30 N y existe una
fuerza de rozamiento de 10 N. Calcular:
a) El trabajo realizado por cada una de las dos fuerzas citadas y su resultante.
b) La aceleración con la que se mueve el cuerpo.
SOL=1200 J ; -400 J ; 800 J ; 2,5 m/s2.
6. Una persona ha de hacer una fuerza horizontal de 400 N para arrastrar, con MRU, un mueble que pesa 800 N. El mueble se
desplaza 5 m sobre el suelo, que es horizontal. Calcular el trabajo realizado por la fuerza que ejerce la persona, por la fuerza de
rozamiento y por el peso del mueble. SOL= 2000 J ; -2000 J y 0 J
7. Explica en qué tres casos el trabajo mecánico es nulo.
8. Tres hombres trasladan un piano de 150 kg a 12 metros de distancia. Calcula el trabajo realizado por cada uno.
9. Describe tres situaciones de la vida cotidiana en que un cuerpo o sistema experimente un aumento o una disminución de su
energía cinética.
10. ¿Qué energía cinética tiene un coche de 500 kg de masa que circula a 80 km/h?. ¿Cuál es su energía mecánica?
SOL=Ec
SOL=Ec =123
=123 456, 8 J Em =123
=123 456, 8 J si consideramos om la altura de la carretera.
11. ¿Cuál es la energía potencial que tiene un libro de 300 g, que se encuentra encima de una mesa de 80 cm de altura, respecto a la
tierra y respecto a la mesa? SOL= 2 352 J
12. Cada piso de un edificio tiene 4 m de altura. Subimos un cuerpo de 50 kg desde el 2º hasta el 5º piso. ¿Cuál es el aumento de su
energía potencial gravitatoria? SOL= 5,9 . 103 J.
13. Calcula el trabajo que realiza una persona cuando sube 2 pisos de 3 m de altura cada uno.
14. Describe una situación en que la energía potencial sea negativa.
15. ¿Es posible repetir el problema anterior, refiriéndose a la energía cinética?¿por qué?
16. Si se considera nula la Ep a nivel del suelo, un cuerpo tiene una energía potenciadle 1470 J cuando se encuentra a 30 m de
altura sobre el suelo. ¿Qué energía potencial tendrá en un pozo de 20 m de profundidad? SOL= -980 J
17. ¿Cuál es la energía cinética de una persona de 64 kg que corre con una velocidad de 18 km/h?. uál sería si su velocidad fuese el
doble? SOL= 800 J ; 3200 J
18. Sobre una superficie chocan dos piedras: una de 50 g a una velocidad de 20 m/s y otra de 30 g a 30 m/s. ¿Cuál de los dos
choques será el más violento? SOL= La segunda.
19. Un sistema elástico como un muelle o una goma, ¿tendrán energía cuando están deformados?
20. Se lanza un objeto con una velocidad de 12 m/s verticalmente y hacia arriba. Utilizando el principio de conservación de la
energía mecánica, calcula:
a) La altura máxima que alcanzará.
b) La velocidad cuando se encuentre a la mitad de la altura máxima. SOL= a)
a) 7,35 m b)8,48 m/s
21. Un motor, ¿produce o transforma energía?
22. Se lanza una piedra de 200 g al fondo de un pozo de 30 m de profundidad con una velocidad inicial de 10 m/s. Si se supone
nulo el rozamiento con el aire:
a) ¿Cuál es la pérdida de energía potencial que experimenta la piedra al caer?
b) ¿Cuánto aumenta su energía cinética?
c) ¿Cuál será su velocidad al llegar al fondo?
SOL= 58,9 J ; 58,9 J ; 26,2 m/s.
23. Un coche de 750 kg circula a una velocidad de 108 km/h. Calcula:
a) Su energía cinética
b) El trabajo que ha de realizar para aumentar su velocidad a 126 km/h.
SOL= a) 337 500 J b) 5 616 000 J
24. Una pelota de 300 g cae desde 8 m de altura, llega a tierra y rebota hasta alcanzar una altura de 6 m. Calcula:
a) La energía mecánica inicial y la final.
b) La diferencia entre ambas.
c) Explica qué ha pasado con esa diferencia de energía. SOL= a) 23,52 J y 17,64 J b) 5,88 J
25. Lanzamos verticalmente hacia arriba, con una velocidad de 14 m/s, un cuerpo de 400 g. Suponiendo nulo el rozamiento con el
aire, calcular:
a) Su energía cinética en el momento de lanzarlo.
b) Sus energías potencial y cinética cuando esta a 2 m, 6 m y 10 m de altura.
c) Deducir, de su energía cinética, cuál es su velocidad al pasar por cada una de dichas posiciones. (g=9,8m/s2)
SOL= 39,2 J ; 31,36 J y7,84 J ; 15,68 J y 23,52 J ; 0 J y 39,2 J ; 12,52 m/s , 8,85 m/s , 0 m/s.
26. Dejamos caer un cuerpo de 5 kg desde una altura de 15 m.. Calcula la velocidad que llevará cuando lleve recorridos 10 m.
SOL=9,9 m/s
27. Una persona de 28 kg se tira por un tobogán de 5 m de altura, si consideramos nulo el rozamiento, calcula la velocidad con la
que llegará al final de la rampa. SOL=9,9 m/s
28. ¿Desde qué altura debe lanzarse verticalmente hacia abajo, con una velocidad de 15 m/s, una piedra de masa m para que llegue
al suelo con una velocidad de 40 m/s?. Suponemos nulo el rozamiento con el aire. SOL= 70 m.
29. Un automóvil de 750 kg se desplaza a una velocidad de 20 m/s. ¿Qué trabajo han de realizar los frenos para reducir su
velocidad a 8 m/s? ¿Es positivo o negativo?¿Por qué? SOL= -1,26 . 105 J.
30. Desde lo alto de un edificio de 40 m se deja caer una bombilla de 30 g que llega al suelo con una velocidad de 12 m/s. Calcula la
energía que se ha disipado a causa del rozamiento con el aire. SOL= 9,61 J.
31. Se lanza un objeto de 50 g de masa contra un saco de arena, a la velocidad de 200 m/s, de manera que penetra 10 cm en el saco
y queda dentro.
a) ¿Qué energía cinética tiene el objeto al ser lanzado?
b) ¿Cuál es la fuerza de rozamiento que ejerce el saco sobre el objeto? SOL=a) 1000 J b) 10 000 N
32. Una bala de 40 g choca horizontalmente contra una tabla y se incrusta en ella penetrando hasta una profundidad de 6 cm.
Calcular la fuerza supuesta constante, que opone la madera a la penetración de la bala sabiendo que la velocidad de esta al
entrar en contacto con la tabla era de 300 m/s. SOL= 30 000 N.
33. Un plano inclinado tiene 50 m de longitud y 8 m de atura. En el punto más alto se encuentra en reposo un cuerpo de 4 kg. Si se
le deja deslizarse libremente sobre el plano, al llegar a la posición más baja, alcanza una velocidad de 8 m/s. Calcula la fuerza de
rozamiento entre dicho cuerpo y el plano. SOL=3,72 N.
34. Un cohete de 0,4 kg, que se mueve una velocidad de 40 m/s, explota y se parte en dos trozos. Uno, de masa 0,25 kg, sale
despedido a 70 m/s y el otro a 120 m/s. ¿Qué energía ha adquirido a causa de la explosión?. SOL= 1,37 . 103 J.
31. Una grúa A eleva un peso de 8 000 N a una altura de 6 m en 30 s. Otra grúa B eleva un peso de 5 000 N a una altura de 10 m
en 20 s. Calcula la potencia que desarrolla cada una de ellas. SOL= 1 600 W ; 2 500 W.
35. Una persona eleva, mediante una polea, una caja de 20 kg a una altura de 8,16 m en 20 segundos. El motor de una grúa tarda
2 segundos en hacerlo.
a) Calcula el trabajo realizado por la persona y por el motor de la grúa.
b) Determina las potencias desarrolladas por la persona y por el motor de la grúa.
SOL= 1 600 J ; 80 W ; 800 W.
36. Calcula la potencia de un atleta que levanta una masa de 120 kg desde el suelo hasta una altura de 2 m en 1,2 s.
SOL=1 960 w
37. ¿Qué potencia desarrolla un caballo que arrastra un cuerpo de 300 kg sobre una superficie horizontal con una velocidad de 10
km/h, Simla fuerza d rozamiento entre el cuerpo y el suelo es de 720 N? SOL= 2 000 W.
38. Un motor de 800 W trabaja durante dos horas y media, ¿qué trabajo realiza?. SOL= 7,2 . 106 J.
39. Una bombilla de 100 W está encendida durante tres horas y media. Calcula el precio de la energía eléctrica que ha consumido.
Para ello encuentra el precio de 1 kw-h en cualquier recibo de luz. SOL=
40. ¿Qué potencia se desarrolla al sostener un cuerpo de 10 kg a una altura de 1,3 m durante 20 s?
41. De los 40 000 J de energía que se le suministran al motor de una lancha, solo se utilizan 5 200 para obtener movimiento.
Calcula el rendimiento del motor. SOL=
OL= 13%
42. ¿Qué significa que el rendimiento de un motor es del 35 %?
43. El motor de combustión interna y los mecanismos de una grúa tienen un rendimiento del 45 %. Calcula la energía que
consumirá para subir un cuerpo de 25 kg hasta una altura de 25 m. SOL=13 611,1 J
44. Calcular la energía, en forma de calor, necesaria para calentar 100 kg de agua desde 0 ºC hasta 100 ºC (sin que hierva).
SOL=4,18.107 J
45. Calcular la energía desprendida en forma de calor al enfriarse 1 litro de alcohol, desde 30ºC hasta 10ºC. La densidad del alcohol a
esas temperaturas es de 780 kg/m3 y el calor específico del alcohol es de 2 508 J/kgºk . SOL= 3,91 .104 J
46. Calcular la temperatura a la que llega una bola de aluminio de 5 kg, que se encuentra a una temperatura de 20ºC, cuando le
comunicamos, en forma de calor, 8 550 calorías. SOL= 300ºK.
47. ¿Por qué cuando tocamos un metal nos da la sensación de que su temperatura es inferior a la de su entorno?
48. Calentamos, con tres focos de calor idénticos, las mismas cantidades de agua, mercurio y glicerina, que inicialmente se
encuentran a la misma temperatura. ¿Cuál de ellas incrementa antes su temperatura en 50ºC?. DATOS: Cmercurio= 138 J/kgK ;
Cglicerina= 2 340 J/kgK.
49. En tres recipientes iguales se colocan las mismas masas de tres líquidos diferentes. Los calentamos con tres focos de calor
idénticos. La variación de la temperatura con el tiempo se puede ver en la gráfica. ¿Qué se puede afirmar sobre los calores
específios de estos tres cuerpos?.
T(ºC)
t(min)
50. Un calentador transfiere 60 000 J de energía a 2 litros de agua. ¿Qué aumento de temperatura experimenta el líquido?
SOL=7,18
SOL=7,18 K
51. Transferimos 106 J a un bloque de aluminio de 2kg de masa que se encuentra a una temperatura inicial de 20ºC. ¿Qué
temperatura adquiere el luminio? DATOS: Caluminio=896 J/kg K SOL= 578,04 ºC
52. Si el arroz aporta 3,60 kcal/g, calcula en julios, la energía que tomamos al consumir 25 g? SOL=376 200 J
53. ¿Por qué un baño a 25ºC nos parece fresco mientras que la sensación que tenemos un día que hace esta temperatura es de calor?
54. ¿Por qué el aire próximo al techo es más cálido que el que está más próximo al suelo en una habitación?
55. ¿Qué cantidad de energía hemos de transferir a 5 kg de hierro para aumentar 100ºC su temperatura? Chierro=452 J/kgK
SOL=226 000 J
56. 100 litros de agua contenidos en una bañera se encuentran a 30ºC. Les añadimos 50 litros de agua a 60ºC. ¿Cuál será la
temperatura final del agua de la bañera?. SOL= 40ºC.
57. ¿Qué cantidad de glicerina, a 20ºC, hemos de mezclar con 200 cm3 de agua a 60ºC, para que la mezcla resultante tenga una
temperatura de 40ºC? Cglicerina= 0,56 cal/gºC. SOL= 357 g.
58. Se desea enfriar 4 kg de agua a 50ºC, con agua a 20ºC, para que la mezcla tenga una temperatura de 32ºC. Calcula la
cantidad de agua que tendremos que añadir. SOL= 6 kg.
59. Disponemos de agua a 15ºC y de agua a 65ºC. ¿Qué masa hemos de tomar de cada una para tener 50 kg a 45ºC?
SOL= 20 kg y 30 kg.
60. Calcula el rendimiento de una máquina térmica que es capaz de realizar un trabajo de 2000 J a partir de 1000 calorías.
SOL=47,85%
61. El rendimiento de una máquina térmica es del 28%. Si el foco caliente suministra una energía de 500 KJ, ¿cuál es el trabajo
mecánico suministrado por la máquina? SOL=140 kJ
62. Mezclamos en un calorímetro 200 cm3 de agua a 20ºC y 120 g de plomo a 80ºC; si la temperatura de equilibrio es de 21,08ºC.
¿Cuál es el calor específico del plomo? SOL= 12,77 J/kg k
63. Calcula la energía desprendida en forma de calor al detener un camión de 20 000 kg, por acción de los frenos cuando circula a
72 km/h, en el supuesto de que toda su energía cinética se transforma en calor. SOL= 4 . 106 J.
64. Para elevar la temperatura de 2,5 kg de un material desconocido, desde 15ºC hasta 18ºC, hay que aportarle una energía de 1 755
J. ¿Cuál es el calor específico de esa sustancia? SOL= 234 J/kgK.
65. ¿Qué energía entra en juego cuando 3 kg de cobre pasan de 23ºC a20ªC? EL cobre, ¿la absorbe o la desprende? SOL= 3 456 J
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
AUTOEVALUACIÓN
a) Indica, razonadamente, en qué casos se realiza trabajo mecánico:
-Sostenemos un saco de 50 kg
-Arrastramos un pupitre.
b) Indica en qué condiciones el trabajo mecánico es nulo.
a) Si dejamos caer la bola y considerando nulo el rozamiento, la bola no podrá dar la vuelta completa ¿por qué?
b) ¿De qué manera podríamos conseguirlo?
a) ¿Qué significa que el calor específico del aluminio es de 896 J/Kg.K?
b) Un motor realiza un trabajo mucho mayor que otro; por lo tanto tiene mayor potencia que él. ¿Es correcto este azonamiento?
a) ¿Por qué los metales se calientan y se enfrían tan rápidamente?
b) Tenemos dos cantidades iguales de dos sustancias diferentes y a la misma temperatura. Las calentamos durante el mismo
tiempo en dos focos de calor idénticos y una, la A, llega a 40 ºC y la otra, la B, a 60ºC. ¿Cuál de las dos tiene mayor calor
específico?
a) ¿Qué diferencia hay entre el trabajo mecánico (W) y el calor (Q)?
b) ¿Qué significa que el rendimiento de una máquina es del 24%?
a) El motor de un ascensor efectúa un trabajo de 90 000 J en 12 segundos. Calcula la potencia en vatios.
b) Una grúa eleva una carga de 500 kg. ¿A qué altura la ha de subir para que adquiera una energía potencial de 140 000 J?
a) Empujamos un mueble paralelamente a tierra con una fuerza de 600 N y lo desplazamos 50 cm. ¿Qué trabajo mecánico
efectuamos?
b) Una máquina requiere 30 000 J de energía para obtener una energía útil de 16 000 J. Calcula su rendimiento.
Se deja caer un cuerpo de 100 g desde una altura de 30 m. Suponiendo nulo el rozamiento con el aire contesta:
a) ¿A qué velocidad llegará al suelo?
b) ¿Qué velocidad llevará cuando este a 10 m del suelo?
a) Un calentador transfiere 60 000 J de energía a 2 litros de agua a 23 ºC. Calcula la temperatura a la que llegará.
b) En una bañera hay 100 litros de agua a 10 ºC y queremos calentarla a 30 ºC. Para ello disponemos de aluminio a 80 ºC,
¿qué cantidad de aluminio tendremos que añadir?. El calor específico del aluminio es de 896 J/kg K y el del agua es
de 4180 J/kg k
Una bala de 20 g atraviesa horizontalmente una tabla de 5 cm de grosor. Si la velocidad de la bala al impactar con la tabla es
de 300 m/s y la de salida de 215 m/s, ¿cuánto vale la fuerza de rozamiento entre la bala y la tabla?
Desde la base de un plano inclinado de 10 m de longitud y 5 m de altura , lanzamos una bola de 2 kg con una velocidad de
10 m/s2. Si la fuerza de rozamiento que actúa en el plano es de 2 N, ¿llegará a lo alto del plano?