Departamento de Ciencias Naturales Física y Química 4º ESO

PRUEBA EXTRAORDINARIA DE SEPTIEMBRE
PROPUESTA DE
ACTIVIDADES DE
RECUPERACIÓN
FÍSICA Y QUÍMICA 4º ESO
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS NATURALES
CURSO 2012-2013
Las cuestiones de la prueba extraordinaria serán seleccionadas del cuadernillo de actividades. Las
actividades deberán entregarse hechas en la fecha de la prueba extraordinaria de septiembre y serán
tenidas en cuenta en la calificación de la asignatura.
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Física y Química 4º ESO
 Haz las actividades en un folio. Pon un encabezado con tu nombre y no olvides poner,
al resolver cada actividad, el número y la letra de cada apartado. Valoraré la
concreción de las respuestas, el orden y la limpieza.
 Es importante que antes de hacer cada actividad, leas atentamente, tanto en el
cuaderno como en el libro, los conceptos y otras actividades o problemas similares
resueltos en clase.
 Cuando resuelvas un problema, primero lee detenidamente el enunciado, escribe los
datos y la fórmula que vas a emplear, y luego sustituye los datos en la fórmula y
realiza el cálculo.
 Siempre haz un dibujo del problema.
A. Actividades de movimiento. MRU y MRUA
MAGNITUD
FÓRMULA

Vector de posición r
Vector desplazamiento

Δr

Velocidad media v m

Aceleración media a m

r


= (x, y) = x i + y j
  
 r = r  r0



 r = (x- x0) i + (y- y0) j



r = a i + b j


Δr
vm 
Δt
celeridad =
Δs
Δt
 

v  v0

Δv
am 

Δt
Δt
Para ayudarte a entender algunos parámetros del movimiento, puedes visitar la siguiente página
interactiva:
http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/trayectoria/indice_trayec.htm
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Actividades de Refuerzo
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TIPO DE MOVIMIENTO
FÓRMULA
OBSERVACIONES
xf = xo + v · t
MRU
Trayectoria recta, velocidad
constante, aceleración nula.
Posición respecto del origen
x = v·t
MRUA
Trayectoria recta, aceleración
constante; el valor de velocidad varia
de forma uniforme
(en la ecuaciones se pone signo +
para aceleración y signo - para
frenado)
Espacio recorrido
x = x0 + v0·t  ½ a·t2
Posición respecto del origen
x = v0·t  ½ ·a·t2
MCU
Trayectoria circular de radio r; el
valor de la velocidad es constante;
aceleración centrípeta constante.
Espacio recorrido
vf = vo  a·t
Velocidad alcanzada al cabo
de un tiempo
vf 2= vo2  2·a· x
Relación velocidadaceleración-espacio recorrido
 = /t
Velocidad angular
v = .r
Velocidad lineal
an = v2/r
Aceleración centrípeta
s = .r
Espacio recorrido en la
circunferencia
T = 2πr/v; f = 1/T
Periodo y frecuencia
n = /2π
Número de vueltas dadas, n
1.
Define, indicando módulo, dirección y sentido: a) Vector desplazamiento; b) Vector velocidad
media; c) Vector aceleración media.
2.
Un móvil pasa por la posición dada por r0 = 5 i + j m, con una velocidad v 0 = i + 2 j m/s, hasta












la posición dada por r = 10 i + 8 j , con una velocidad v = 5 i - 5 j m/s. Dibuja los vectores de
posición en el sistema de referencia, así como el vector desplazamiento y calcula: a) El vector
desplazamiento y su módulo; b) El vector velocidad media y su módulo; El vector aceleración
media y su módulo.
3.
La siguiente gráfica representa las distintas posiciones de un móvil que se mueve con movimiento
rectilíneo y uniforme (MRU), en función del tiempo (gráfica x -t). Indica con una letra (A, B, ….)
cada tramo de la gráfica. PARA CADA TRAMO, indica si el móvil está parado o en
movimiento, la posición inicial, la posición final, calcula el espacio recorrido y la velocidad, y
di si se acerca o se aleja al origen. Puedes hacer una tabla para presentar todos estos datos.
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Actividades de Refuerzo
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4.
La velocidad de sonido es de 330 m/s y la de la luz es de 300.000 km/s. Se produce un relámpago a
50 km de un observador. Expresa estos valores en unidades del Sistema internacional. Determina:
a) ¿Qué recibe primero el observador, la luz o el sonido?; b) ¿Con qué diferencia de tiempo los
registra?
5.
Un cuerpo se mueve, partiendo del reposo, con una aceleración constante de 8 m/s 2. Calcular: a) la
velocidad que tiene al cabo de 5 s, b) la distancia recorrida por el cuerpo en los primeros 5 s.
6.
Un automóvil que marcha a una velocidad de 45 km/h, aplica los frenos y al cabo de 5 s su
velocidad se ha reducido a 15 km/h. Calcula: a) la aceleración de frenado; b) la distancia recorrida
durante los cinco segundos.
7.
Un jet aterriza con una velocidad de 150 m/s y aplica una aceleración máxima de frenado de 6 m/s2.
a) A partir del instante en que toca la pista de aterrizaje, ¿cuál es el tiempo que tarda en detenerse?;
b) ¿Qué espacio recorre en la pista?
8.
En la siguiente gráfica se representa las distintas velocidades alcanzadas por un cuerpo en
movimiento en función del tiempo (gráfica v –t). Indica con una letra (A,B,…) cada tramo del
movimiento. DETERMINA, PARA CADA TRAMO: el tipo de movimiento (MRU, MRUA o en
reposo), la velocidad inicial, la velocidad final, el tiempo total de cada tramo, la aceleración y el
espacio recorrido, indicando si se acerca o se aleja del origen, y en caso de MRUA, si es aceleración
o frenado. Puedes hacer una tabla para presentar todos estos datos.
9.
Un conductor de un vehículo marcha por una calle con una velocidad de 40 km/h y al ver una
persona cruzando un paso de cebra situado a 10 m por delante de él, pisa el pedal del freno.
Calcula: a) La aceleración de frenado; b) El tiempo de frenado.
Actividades de caída libre
Galileo descubrió que todos los objetos, sin importar su masa, caen en el vacío con la misma
aceleración, llamada aceleración de la gravedad y de valor g = 9’8 m/s 2. Según esto, si dejamos caer
desde la misma altura una moneda y una pluma en el vacío, se comprueba que tardan el mismo tiempo
en caer porque tienen la misma aceleración de caída. En la práctica, cuando tiramos la moneda y la
pluma, la moneda cae antes debido a la resistencia del aire.
 Si un cuerpo cae verticalmente hacia abajo, tiene un MRUA con aceleración g = 9’8 m/s2
 Si un cuerpo sube verticalmente hacia arriba, tiene un movimiento MRUA con aceleración
de frenado g = 9’8 m/s2
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Actividades de Refuerzo
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vF = 0
h
h
vF  0
vF  0
v0  0
CAÍDA DESDE EL
REPOSO
CAÍDA CON
VELOCIDAD
INICIAL
LANZAMIENTO
VERTICAL HACIA
ARRIBA
y = ½ .g.t2
vf = g.t
2
vf = 2.g.x
y = v0.t + ½ .g.t2
vf = vo + g.t
2
vf = vo2 + 2.g.x
y = v0.t - ½ .g.t2
vf = vo - g.t
2
vf = vo2 - 2.g.x
10. Se deja caer un objeto desde la azotea de un edificio tardando 6 s en llegar al suelo. Calcula la altura
del edificio y la velocidad con que llega al suelo.
11. a) ¿Con qué velocidad inicial hay que lanzar verticalmente hacia arriba y desde el suelo un objeto
para que alcance los 25 m de altura máxima?; b) ¿Qué tiempo tardará en alcanzar esa altura?
12. Desde el suelo, lanzamos verticalmente y hacia arriba una pelota con una velocidad de 12 m/s. a)
¿Qué altura máxima alcanzará?; b) ¿Qué velocidad tendrá cuando pase por la mitad de su altura
máxima?
13. Desde lo alto de una azotea lanzamos verticalmente hacia abajo una piedra con una velocidad inicial
de 5 m/s. Vemos caer la piedra al suelo 4 segundos después. Calcular la altura que tiene la azotea y
la velocidad con que cayó la piedra al agua.
Actividades de MCU
Ejemplo para convertir grados a radianes:
30
0
 ra d
180
0


ra d
6
14. Un punto describe una trayectoria circular de 10 cm de radio, tardando 50 s en dar cinco vueltas.
Calcula: a) El ángulo girado en las cinco vueltas; b) La velocidad angular en rad/s; c) La velocidad
lineal del punto; d) El espacio recorrido por el punto al recorrer las cinco vueltas; e) El periodo y la
frecuencia del movimiento.
15. Un punto recorre una trayectoria circular de radio 36 cm con una frecuencia de 0’25 Hz. a) Calcula
el periodo del movimiento; b) Calcula la velocidad lineal y la angular; c) Determina el número de
vueltas dadas.
16. Define el periodo y la frecuencia en un movimiento circular uniforme. Escribe sus fórmulas y sus
unidades correspondientes en el SI.
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Actividades de DINÁMICA
17. a) Enuncia el primer principio de la dinámica (1ª ley de Newton)
b) Ejercicio de aplicación. Un niño marcha en bicicleta con MRU a 5
m/s. En un momento dado ve que un perro se cruza en su camino y
frena la bicicleta bruscamente, de tal forma que sale despedido tal y
como se puede observar en la imagen. ¿Puedes explicar por qué
sucede? ; c) ¿Qué es la inercia de un cuerpo? ¿Qué propiedad del
cuerpo representa la inercia?
18. a) Enuncia el 3ª principio de la dinámica; b) Ejercicio de aplicación. Siempre
es conveniente que sepamos gestionar de forma positiva nuestros enfados. Por
ejemplo, si nos dejamos llevar por nuestra rabia y damos un puñetazo en la
mesa, podemos rompernos algún hueso de la mano. ¿Por qué nos hacemos
daño? ¿Qué ley de Newton aplicamos para explicar este hecho?
19. Una fuerza de módulo F = 50 N forma un ángulo de 30º con el eje x. ¿Cuánto vale su componente
Fy? ¿Y su componente Fx? Haz un esquema de la fuerza y de sus componentes en un sistema de
ejes coordenados.
20. Un muchacho tira de un paquete de 50 kg, inicialmente en reposo, con una fuerza de 100 N durante
20 s. Haz un esquema con todas las fuerzas que actúan sobre el carrito y escribe la ecuación de la 2º
ley de newton en este caso, tanto en el eje x como en el eje y .a) ¿Qué aceleración adquiere el
bloque?; b) ¿Qué espacio recorrerá el cuerpo en ese tiempo y qué velocidad tendrá finalmente?
21. Si logramos frenar en 6 segundos un camión de 12 000 kg que inicialmente se movía a 108 km/h,
¿qué fuerza han ejercido los frenos? Haz un esquema con todas las fuerzas que actúan sobre el
cuerpo.
22. Sobre un objeto de 20 kg situado sobre el suelo se aplica una fuerza horizontal que lo mueve con
una aceleración de 6 m/s2. Escribe las ecuaciones de la 2º ley de Newton. Si el coeficiente de
rozamiento del objeto con el suelo vale 0´1, determina la fuerza de rozamiento y el valor de la
fuerza aplicada.
23. Desde lo alto de una terraza situada a 40 m del suelo, unos obreros sujetan una cuerda y consiguen
que un bulto con 200 kg de ladrillos, inicialmente en reposo, llegue a la terraza con una velocidad
de 2 m/s. Si suponemos el movimiento del bulto uniformemente acelerado, calcula: a) La
aceleración del bulto, b) El valor de la fuerza ejercida por los obreros.
Actividades de la ley de gravitación universal
24. a) Enuncia la ley de Newton de la Gravitación Universal e indica el significado de cada uno de los
términos que aparece en la fórmula correspondiente.
b) Explica brevemente cómo depende la fuerza de atracción gravitatoria de la masa y de la
separación de los cuerpos que interaccionan.
25. Enuncia las tres leyes de Kepler. Haz un dibujo y di en qué punto de la órbita elíptica planetaria la
velocidad es mayor y en cuál es menor.
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Ley de Gravitación
Universal
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FG
M·m
r
2
G = 6’67.10-11 N.m2/kg2
2
Aceleración centrípeta de
un planeta o satélite
aC 
Relación g = aC = F/m
g = aC  G
Período de un cuerpo que
gira alrededor de otro
T
Velocidad orbital
v
v
Fuerza de atracción entre dos cuerpos de
masas M y m, respectivamente y
separados una distancia r
r
2 ππ.
v
GM
M
r
2
v = velocidad orbital del planeta o
satélite de masa m, alrededor de un astro
de masa M.
F se mide en N
M y m se miden en kg
r se mide en m
v se mide en m/s y aC en m/s2
T se mide en s.
r
Recuerda: La distancia entre dos astros se mide desde sus
centros. La distancia de un satélite artificial a un planeta es r =
R+ h (siendo R el radio del planeta central y h, la altura del
satélite respecto a la superficie del planeta; r, R y h se miden en
m).
26. Sabiendo que la masa de la tierra es de 5’98·1024 kg y que su radio es de 6400 km, determina: a) La
fuerza con que atrae a una masa de 70 kg situada en su superficie.; b) La fuerza de atracción que
ejerce sobre un satélite artificial de 200 kg de masa que gira en una órbita circular a 36000 km de
altura sobre la superficie terrestre, así como su velocidad orbital.
Radio de la Tierra, RT = 6370 km; masa de la Tierra, MT = 5’98 · 1024 kg; constante de gravitación
universal, G = 6’67 · 10-11 N·m2·kg2
27. Un satélite se mueve con MCU en una órbita circular alrededor de la Tierra con un periodo de 35
días. Calcula la velocidad lineal del satélite así como su aceleración centrípeta.
Actividades de Trabajo
28. Define el trabajo mecánico e indica sus unidades. Indica en qué condiciones una fuerza no realiza
trabajo.
29. Calcula el trabajo realizado sobre un carrito que se desplaza 46 m, en los siguientes casos:
a) Si lo empujamos con una fuerza constante de 80 N en la dirección y sentido del movimiento.
b) Si lo empujamos con una fuerza constante de 80 N en la dirección que forma un ángulo de 30º
con la dirección del movimiento.
c) Si una actúa sobre él una fuerza de rozamiento de 55 N.
Haz un dibujo en el que indiques la fuerza y el desplazamiento en cada caso.
30. a) Calcula el trabajo que realiza el motor de un ascensor en una atracción para subir 1417 kg, que es
la masa del ascensor más los pasajeros, hasta una altura de 30 m. b) ¿Qué potencia, en CV,
proporciona el ascensor si tarda en 2 min subir?
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Principio de Conservación de la Energía Mecánica
31. Un saltador de pértiga de 65 kg alcanza una velocidad máxima de 8 m/s. Supón nulo el
rozamiento. a) Calcula la energía cinética inicial del saltador; b) Si la pértiga permite transformar
toda la energía cinética en potencial, ¿hasta qué altura podrá elevarse?; c) ¿Cuál es la energía
cinética y la velocidad en el momento de caer en la colchoneta?
32. Un cuerpo de 46 kg cae sin velocidad inicial y sin rozamiento desde una altura de 11 m. Calcula: a)
Su energía potencial inicial; b) La energía cinética y velocidad con la que impacta en el suelo.
33. Una piedra de 2kg de masa se lanza desde el suelo verticalmente hacia arriba con una velocidad de
72 Km/h. Si despreciamos todo tipo de rozamientos, calcula: a) Energía cinética inicial; b)
Energía potencial final y altura máxima que alcanza; c) Energía cinética, potencial y mecánica que
tendrá cuando alcanza los10 m de altura.; d) La velocidad a esta altura.
hB = ?
VB = 0
hC = 10 m
VC = ?
VA = 72 Km/h
Problema 33
Problema 34
34. La vagoneta de una montaña rusa, de 200 kg, inicia con velocidad inicial nula, la bajada en el punto
más alto situado a 18 m de altura (punto A). Cuando alcanza el punto más bajo, situado a 3m del
suelo (punto B), inicia un giro completo circular de 6 m de diámetro. Despreciando rozamientos,
calcula:
a) Las energías cinética, potencial y mecánica de la vagoneta en el punto A.
b) Las energías cinética, potencial y mecánica de la vagoneta en el punto B.
c) Su velocidad en el punto B.
d) Las energías cinética, potencial y mecánica de la vagoneta en el punto más alto (C) del tramo
circular.
e) La velocidad de la vagoneta en este punto C.
Principio de Conservación de la Energía
35. Un esquiador de 80 kg, inicialmente en reposo, se desliza 200 m ladera abajo por una colina que
forma un ángulo de 30 ° sobre la horizontal, llegando a la base con una velocidad final de 40 m/s.
Haz un dibujo en el que indiques los datos. a) Determina la energía mecánica inicial del esquiador
(punto A) ; b) Calcula la energía mecánica del esquiador en la base de la ladera (punto B); c)
¿Cuánto vale la fuerza de rozamiento?; d) ¿Qué transformaciones energéticas se han producido,
según este principio?
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Calor
36. Define el calor e indica sus unidades.
37. Una bola de 1 kg se deja caer desde una altura de 10 m sobre un vaso que contiene 100 g de agua a
20 oC. Determina el calor (en J) que absorbe el agua, suponiendo que el rendimiento es del 75 %,
así como el incremento de temperatura que experimenta. Calor específico del agua: c = 4180
J/(kg·K)( no cambies estas unidades).
Átomo y enlaces
38. En el modelo de Rutherford, las dos zonas en que se divide el átomo, el núcleo y la corteza, tienen
unas características y en cada una se encuentran determinadas partículas subatómicas. Explícalo,
haciendo mención de la condición de estabilidad del núcleo (para que éste no se desintegre).
39. En el modelo de Bohr: a) ¿Qué significa que las órbitas electrónicas son estacionarias?, b) ¿Qué
significa que la energía de las órbitas está cuantizada?; c) ¿Qué diferencia hay entre órbita y orbital?
40. a) ¿Qué es la configuración electrónica de un átomo y qué importante principio cumple?
b) Aplicación: escribe la configuración electrónica del polonio, 84 Po .
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