FISICA 4º

EJERCICIOS NIVEL 4º ESO FÍSICA Y QUÍMICA

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Movimiento Uniforme Recuerda estudiar antes los temas y realizar un map a conceptual de los mismos donde incluyas las princip ales fórmulas de este tipo de movimiento 0.- Define el concepto de trayectoria, desplazamiento, posición y distancia recorrida Características del movimiento uniforme. Escribe sus ecuaciones ___________________________________________________________________ 1.- En la gráfica se encuentra la trayectoria y sucesivas posiciones de un atleta que está corriendo. La distancia entre cada dos postes consecutivos es de 100 m.

Completa la tabla siguiente:

Poste 0 1 2 3 4 Posición (m) Tiempo (s) Distancia recorrida desde el principio (m)

Calcula la velocidad que lleva el atleta. Representa en una gráfica posición/tiempo los datos anteriores. _____________________________________________________________________ 2.- Observa el movimiento del ciclista y completa la siguiente tabla de datos: Posición (m) Tiempo (s) 0

¿Cambiará su velocidad?. Representa una gráfica posición/tiempo el recorrido del ciclista.


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3.- En una competición deportiva un coche mantiene una velocidad constante de 35 m/s. Cuando se puso el reloj en marcha el coche se encontraba 300 metros después de haber pasado frente al primer control, faltándole 200 metros para llegar al segundo control. Los controles sucesivos estaban separados una distancia de 500 metros. a) Escribe una ecuación que represente el movimiento del coche. b) ¿En qué instante pasó el coche por delante del segundo control? c) Calcula en qué posición se encontraba el conche 32,5 segundos después de haber empezado a circular. RECOMENDACIONES: HAZ UN DIBUJO ACLARATIVO DEL TEXTO 4.- Una rueda puede girar alrededor de su eje con velocidad angular constante de 6 rpm. a) Escribe la ecuación de la posición angular de un punto de la periferia de la rueda, por ejemplo en el que está colocado la válvula por donde se infla, cuya posición angular en el instante en el que se pone el cronómetro en marcha es 30º.

b) Calcula la posición angular de ese punto a los 2,4 segundos. c) Calcula el desplazamiento angular, expresado en grados, de ese punto entre los instante 2,4 s y 4,8 s. d) ¿Será necesario escribir una ecuación diferente si lo que quisiéramos representar fuese la posición angular del punto B, que se encuentra en el punto medio del radio que une el eje de la rueda con el borde de la misma?

5.- La velocidad angular de una de las palas de un aerogenerador es 22 rpm. a) Calcula cuántas vueltas dará en media hora de funcionamiento: b) Calcula el desplazamiento angular expresado en grados. c) ¿Recorre la misma distancia un punto que esté en el extremo de la pala que otro punto que esté en el centro de la pala?.¿Recorren el mismo ángulo ambos puntos?.

6.- Mirando la representación gráfica, a. Describe verbalmente el movimiento del coche en los diferentes tramos del recorrido. b. Calcula la velocidad de cada intervalo. c. Representa la correspondiente gráfica v-t. d. Calcula la velocidad media de todo el recorrido.

7.- El movimiento de un coche viene representado por la siguiente gráfica posición-tiempo.

4 8 12 16 t (s)

x(m)

30

20

10


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a. Explica el movimiento de este automóvil. b. Calcula la velocidad en cada tramo. c. Haz la gráfica v-t que le corresponde. d. En qué instantes el coche está en la posición 200 m? e. Encuentra la velocidad media del movimiento. f. Cuál es la velocidad media hasta los 50 segundos?

8.- Un coche hace un trayecto según la siguiente gráfica v-t. Sabemos que en el instante inicial su posición es cero.

a. Describe verbalmente el movimiento. b. Calcula la posición de este coche al término de cada intervalo de tiempo (siempre respecto al origen). c. Construye la gráfica posición-tiempo correspondiente. d. Cuál ha sido su desplazamiento? e. Qué velocidad media ha mantenido?

9.- Dos coches están separados 1.000 m en una recta de la autopista. Los dos se mueven con velocidades constantes de 126 km/h y 72 km/h con sentidos contrarios hasta encontrarse.

a. Cuanto tiempo tardaran en encontrarse? b. En qué posición tendrá lugar el encuentro? c. Dibuja las gráficas v-t y x-t.

Puedes repetir el ejercicio pero suponiendo que ambos llevan el mismo sentido, d. Cuanto tardará el que va más deprisa en atrapar al coche más lento? e. En qué posición lo atrapará?

f. Representa las gráficas de los movimientos

10.- A las 9 horas de la mañana pasa por una estación de servicio un vehículo robado con una velocidad constante de 90 km/h. A los diez minutos pasa por el mismo punto un coche de la policía persiguiendo al primero con una velocidad de 126 km/h.

a. Cuanto tiempo tardará la policía en detener a los ladrones? b. En qué posición tendrá lugar la detención? c. Haz las gráficas v-t y x-t de los dos coches

100 200 300 400 t (s)

v(m/s) 40

20

0

-20

20 40 60 80 t (s)

x(m)

400

200


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11.- Dos personas que circulan con bicicleta salen de dos lugares separados 400 metros y llevan velocidades constantes de 5 m/s y 3 m/s. Han quedado en encontrarse en un punto entremedio.

a. Cuanto tiempo tardaran en encontrarse. b. Donde se encontrarán? c. Haz las gráficas v-t y x-t de los movimientos

12.- El pez espada puede alcanzar velocidades de 130 km./h cuando se desplaza en el mar. Calcula cuanto tiempo tardaría en cruzar el estrecho de Gibraltar que mide 14,4 Km. ¿Cuánto tardaría el nadador David Meca en cruzarlo si lleva una velocidad de 8 Km./h.? 13.- En una competición ciclista un corredor recorrió la primera parte del trayecto a una velocidad constante de 25 Km/h, y la segunda a 435 m/min. Si en la primera parte empleó 5 minutos y otros tantos en la segunda, ¿qué distancia total recorrió? _____________________________________________________________________ 14.- Dos móviles distan entre sí 48 m y se dirige uno el encuentro del otro con velocidades constantes de 2 m/s y 4 m/s, respectivamente. ¿Cuánto tiempo tardan en encontrarse?. ¿A qué distancia del punto de salida del primero ocurre el encuentro?. 15.- Un satélite de 300 kg. de masa se encuentra en una orbita circular alrededor de la tierra a una altitud igual al radio medio de la tierra. Encuentre: a) La rapidez orbital del satélite b) El periodo de revolución Datos: Radio de la tierra = 6,37 • 106 metros. 16.- Un automóvil, cuyo velocímetro indica en todo instante 72 Km./h, recorre el perímetro de una pista circular en un minuto. Determinar el radio de la misma. Si el automóvil tiene una aceleración en algún instante, determinar su módulo, dirección y sentido. 17.- Un automóvil recorre la circunferencia de 50 cm de radio con una frecuencia de 10hz. Determinar: a- El periodo. b- La velocidad angular. c- Su aceleración. 18.- Si un motor va a 8000 rpm, determinar: a) Su velocidad angular b) Su período 19.- Un móvil dotado de M.C.U. da 280 vueltas en 20 minutos, si la circunferencia que describe es de 80 cm. de radio: a) ¿Cuál es su velocidad angular? b) ¿Cuál es su velocidad tangencial? c) ¿Cuál es la aceleración centrípeta 20.- Un volante de 20 cm. de radio posee una velocidad tangencial de 22,3 m/s. Hallar: a) ¿Cuál es su frecuencia?. b) ¿Cuál es su número de rpm?


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21.- Si una hélice da 18000 rpm: a) ¿Cuál es su frecuencia?. b) ¿Cuál es su período?. 22.- Si un cuerpo gira con una velocidad angular de 15 rad/s en un círculo de 1'5 m de radio, averigua: a) Número de vueltas que da en 10 s b) Espacio lineal recorrido en ese tiempo. c) Período y frecuencia del movimiento. 23.- Uno de los caballos de un tiovivo, situado a 1 m del centro del mismo, gira a razón de 3 vueltas por minuto. Calcula: a) Velocidad angular en rad/s b) Velocidad lineal del caballo. c) Aceleración normal de dicho caballo. 24.- La noria de un parque de atracciones tarda 15 s en dar una vuelta. Si su velocidad angular es constante, calcula: a) Velocidad angular en rad/s b) El período y la frecuencia c) El ángulo girado en 5 s. d) La velocidad lineal de un viajero situado a 10 m del eje de giro. 25.- La velocidad angular de un tocadiscos de 1970 es de 45 r.p.m. Calcula: a) Velocidad angular en rad/s b) Número de vueltas que dará en 5 minutos. c) Espacio lineal recorrido por una mosca situada sobre el disco a 10 cm. del centro en ese tiempo.

Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado

Recuerda estudiar antes los temas y realizar un map a conceptual de los mismos donde incluyas las princip ales fórmulas de este tipo de movimiento

1.- Responde las siguientes cuestiones:

De los casos siguientes, ¿en cuál hay aceleración? :

a) Un avión a punto de despegar. b) Un coche frenando. c) Un ciclista rodando a 35 km/h . d) Una persona subiendo en escalera mecánica.

La aceleración es el cambio de la velocidad por un idad de tiempo. Se puede medir en:

a) m/s b) km/h


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c) m/s2

d) m/min

Si un ciclista se mueve a una velocidad de 5 m/s y acelera 1 m/s 2, a los 10 segundos su velocidad será de:

a) 10 m/s b) 12 m/s c) 15 m/s d) 20 m/s

Un coche marcha a 36 km/h y al cabo de 30 segundos su velocidad es de 72 km/h . ¿Cuál ha sido su aceleración?:

a) 0,33 m/s2

b) 1,2 m/s2

c) 36 m/s2

d) 0,5 m/s2

Un vehículo que circula a 36 km/h tarda 10 segundo s en quedarse parado. ¿Cuál ha sido su aceleración de frenado?:

a) 1 m/s2

b) 3,6 m/s2

c) -3,6 m/s2

d) -1m/s2

Un coche circula a una velocidad de 72 km/h y apre tando el acelerador logra que a los 20 s el indicador de velocidad marque 144 km/h . ¿Qué espacio ha recorrido en ese tiempo?:

a) 500 m b) 600 m c) 144 m d) 2000 m

El movimiento rectilíneo de un coche puede describ irse según la gráfica velocidad-tiempo que se indica. El espacio total re corrido por el coche es:


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Un móvil parte del reposo y con una aceleración de 0,12 m/s 2 recorre 294 m . ¿Cuánto tiempo tarda en hacer ese recorrido?:

a) 20 s b) 70 s c) 40 s d) 24,5 s

Un móvil que lleva una velocidad de 5 m/s acelera 6 m/s 2. Su velocidad a los 4 segundos será:

a) 30 m/s b) 11 m/s c) 29 m/s d) 19 m/s

En un movimiento rectilíneo uniformemente variado l a ecuación de la velocidad es [a = aceleración; v = velocidad; t = tiempo; s = espacio]:

a) a = ao + v b) v = vo + vo t c) s = so + vt d) v = vo + at

Desde lo alto de un edificio cae un ladrillo de 1 k g de masa hasta el suelo, y tarda 2,5 s en ese recorrido. Si cayera una baldosa de 2 kg desde la misma altura, su velocidad al llegar a suelo sería:

a) El doble que la del ladrillo, es decir, 49 m/s. b) La misma que la del ladrillo, es decir, 24,5 m/s. c) La mitad que la del ladrillo, es decir, 49 m/s. d) La misma que la del ladrillo, es decir, 12,25 m/s.

Observamos que una pelota, que se encuentra en lo a lto de un tejado, tarda en caer al suelo 3 segundos. ¿Desde que altura cayó?:

a) 50 m b) 55 m c) 44 m d) 30 m

Si prescindimos del rozamiento con el aire, indica cuál de las siguientes afirmaciones es verdadera. La velocidad que adquier e un cuerpo que cae:

a) Depende de su peso. b) Depende de su tamaño. c) Depende de la altura de donde cae. d) Depende de su masa.

Partiendo del reposo, un coche de fórmula 1 puede a lcanzar una velocidad de 180 Km./h en 10 s. ¿Qué espacio recorre en ese tiem po?:


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a) 180 m b) 250 m c) 300 m d) 2 Km.

Un camión que circula a 90 km/h tarda 10 s en para r por la acción de los frenos. Si el camionero ve un obstáculo a 100 m y frena en ese momento, ¿se librará del obstáculo?:

a) Si, porque el camión frena recorriendo 90 m . b) Si, porque recorre exactamente 100 m . c) Si, porque el camión puede detenerse a 10 m . d) No, porque el camión necesita recorrer 125 m antes de quedarse parado.

Con el propósito de medir la altura de un edificio, se suelta un cuerpo desde el tejado y se mide el tiempo que tarda en legar al su elo. Si ha tardado 3 s en caer, ¿cuál es la altura del edificio?:

a) 100 m b) 45 m c) 80 m d) 200 m

2.- Desde una ventana situada a 20m de altura lanzamos verticalmente hacia arriba una piedra con velocidad de 20 m/s. Calcula: a) La velocidad con que llega al suelo; b) La altura hasta la que llega la piedra 3.- Lanzamos una piedra hacia arriba con velocidad de 30m/s. Calcula a los 4 segundos la altura a la que se encuentra y si la piedra está subiendo o bajando. 4.- Un móvil parte del reposo y recibe durante 10 segundos una aceleración de 2 m/s2. a) ¿Cuál es su velocidad final? ¿Qué espacio recorre en ese tiempo? b) En ese momento comienza a frenar y se detiene en 4 s, ¿cuál ha sido su aceleración de frenado? ¿Qué‚ espacio recorrió durante la frenada? ¿Cuánto tiempo transcurrió desde que comenzó a frenar hasta que su velocidad se hizo de 10 m/s? 5.- Para calcular la altura de un edificio dejamos caer una piedra desde su parte más alta, contando el tiempo transcurrido hasta que oímos el choque de la piedra con el suelo. Si este ha sido de 4 segundos, calcular la altura del edificio. Velocidad del sonido en el aire 340 m/s. 6.- Un avión que desciende verticalmente "en picado", a 720 km/h, deja caer un paquete que tarda 10 s en llegar al suelo. ¿Desde qué altura cayó el paquete? ¿Con qué velocidad llegó al suelo? 7.- Una piedra es lanzada verticalmente hacia arriba con velocidad de 51 m/s. a) ¿Cuántos metros recorrer en el tercer segundo de su movimiento ascendente? b) ¿A qué altura estará al final del quinto segundo? 8.- Si un auto que parte del reposo alcanza en medio minuto la velocidad de 108 Km./h, ¿qué aceleración lleva?


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9.- En la publicidad de un vehículo se indica que, partiendo del reposo y acelerando uniformemente, es capaz de alcanzar los 100 Km./h en 8 segundos. a) ¿Cuánto vale la aceleración?. b) ¿Qué distancia recorre hasta alcanzar esa velocidad? 10.- Un automóvil marcha a 144 Km./h. ¿Qué aceleración es preciso comunicarle para que se detenga en 100 m? 11- Los frenos de un coche pueden producir una aceleración negativa de 20 m/s2. Si el coche va a 108 Km/h,¿en qué espacio mínimo podrá parar? 12- Un tren del metro arranca con una aceleración de 8 cm./s2. Al cabo de 30 s el conductor corta la corriente y el tren continúa moviéndose con velocidad constante. a) ¿Cuál es esta velocidad?. b) ¿Qué espacio recorrió el tren en los 30 segundos?. c) ¿Qué tiempo transcurrió hasta que el tren llegó a la siguiente estación distante de la primera 500 m? 13- ¿Qué velocidad inicial hay que comunicar a una piedra para que, lanzándola verticalmente hacia arriba, alcance una altura máxima de 20 m? ¿Cuánto tiempo tardará en alcanzar dicha altura? 14- ¿Desde qué altura debe caer un cuerpo libremente para que al llegar al suelo su velocidad sea de 54 Km./h? 15.- Dos móviles, A y B, salen a la vez del punto O. El primero marcha con movimiento uniforme de velocidad 20 m/s, y el segundo, que estaba parado, arranca con aceleración 4m/s2. ¿Cuánto tiempo tarda B en alcanzar a A? ¿Cuál será la velocidad de ambos móviles en el instante del encuentro? 16.- Un automóvil que viaja a una velocidad constante de 120 Km./h, tarda 10 s en detenerse. Calcular: a) ¿Qué espacio necesitó para detenerse?. b) ¿Con qué velocidad chocaría a otro vehículo ubicado a 30 m del lugar donde aplicó los frenos?. 17.- La bala de un rifle, cuyo cañón mide 1,4 m, sale con una velocidad de 1.400 m/s. Calcular: a) ¿Qué aceleración experimenta la bala?. b) ¿Cuánto tarda en salir del rifle?. 18.- Un camión viene disminuyendo su velocidad en forma uniforme, de 100 Km./h a 50 Km./h. Si para esto tuvo que frenar durante 1.500 m. Calcular: a) ¿Qué desaceleración produjeron los frenos?. b) ¿Cuánto tiempo empleó para el frenado?. 19.- Un avión, cuando toca pista, acciona todos los sistemas de frenado, que le generan una desaceleración de 20 m/s², necesita 100 metros para detenerse. Calcular: a) ¿Con qué velocidad toca pista?. b) ¿Qué tiempo tarda en detenerse?


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20.- Un cohete parte del reposo con aceleración constante y logra alcanzar en 30 s una velocidad de 588 m/s. Calcular: a) Aceleración. b) ¿Qué espacio recorrió en esos 30 s? 21.- En un instante pasa por A un cuerpo con movimiento rectilíneo uniforme de 20 m/s. Cinco segundos después, pasa en su persecución, por el mismo punto A, otro cuerpo animado de movimiento rectilíneo uniforme, de velocidad 30 m/s. ¿Cuándo y dónde lo alcanzará?, resolver gráfica y analíticamente. 22.- Un automóvil está parado en un semáforo. Cuando se enciende la luz verde arranca con una aceleración de 2 m/s2. En el momento de arrancar, un camión que se mueve con velocidad constante de 60 Km./h lo adelanta. a) ¿Cuánto tiempo pasa hasta que el coche alcanza al camión? b) ¿A qué distancia del semáforo lo alcanza? c) ¿Qué velocidad lleva cada vehículo en ese instante?. 23.-. Al salir de casa tu madre ha olvidado su bolso. Cuando te das cuenta está a 250 metros y sales persiguiéndola con la bicicleta. Si tu madre va a 3,6 Km./h y tu llevas una aceleración de 1 m/s2. ¿A qué distancia la alcanzarás?, ¿cuánto tiempo tardaras en hacerlo? 24.- Dibuja la gráfica velocidad/tiempo de un coche que parte del reposo, acelera durante 5 segundos hasta alcanzar una velocidad de 36 Km./h y continúa a esa velocidad durante 40 segundos. Calcula la distancia total recorrida. 25.- Si lanzamos desde el suelo , verticalmente hacia arriba, un objeto con una velocidad de 25 m/s, ¿qué tiempo tarda en volver al suelo?, ¿con que velocidad lo hace?.

Dinámica Recuerda estudiar antes los temas y realizar un map a conceptual de los mismos donde incluyas las princip ales fórmulas que debes aplicar 1.- Responde las cuestiones siguientes: Cuando una fuerza resultante, distinta de cero, act úa sobre un cuerpo: a) Se produce un movimiento uniforme. b) No se moverá. c) Se moverá sólo al principio de actuar la fuerza. d) Adquiere un movimiento uniformemente acelerado. ¿En cuál de las siguientes situaciones las fuerzas de rozamiento son más pequeñas?: a) Frenando con una bicicleta. b) Patinando sobre hielo. c) Caminando por una calle. d) Esquiando por una montaña. Un astronauta viaja de la Tierra a la Luna, allí l a aceleración de la gravedad es seis veces menor. Podemos asegurar que:



a) Su masa en la Luna será seis veces más pequeña. b) Su masa en la Luna será seis veces mayor. c) Pesará menos en la Luna. d) Pesará igual en ambos sitios. ¿Cuál de los siguientes enunciados es falso?: a) La aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza aplicada. b) La masa de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza aplicada. c) La dirección y sentido de la aceleración coinciden con la dirección y sentido de la fuerza aplicada. d) Las fuerzas constantes producen movimientos uniformemente acelerados. Dos cuerpos se deslizan por un plano horizontal sin rozamiento, con velocidades de 20 m/s y 50 m/s. Para mantener dichas velocidades s e necesita: a) Ejercer más fuerza sobre el segundo. b) Ejercer la misma fuerza sobre los dos. c) No ejercer ninguna fuerza. d) Ejercer más fuerza sobre el primero. RECUERDA LAS FUERZAS QUE ACTÚAN SOBRE UN CUERPO STUADO EN UN PLANO INCLINADO

1.- Un cuerpo de masa 10 Kg. está situado sobre un plano inclinado 60º deslizándose por acción de su propio peso. a) Escribe la ecuación del movimiento. b) ¿Qué fuerza (módulo, dirección y sentido) habrá que hacer para que el cuerpo baje por el plano deslizándose con aceleración 1,5 m/s2? (NO HAY ROZAMIENTO) c) Supongamos ahora que hay rozamiento y que su coeficiente es 0,4. ¿Qué fuerza hay que hacer para que ocurra lo mismo que antes? Razona la respuesta. 2.- Un cuerpo de masa 20 Kg. está situado en un plano inclinado que forma un ángulo de 60º con la horizontal. Si el coeficiente de rozamiento es 0,5 calcula: a) Fuerza necesaria para que ascienda con velocidad constante.

FUERZAS EN PLANOS INCLINADOS



b) Fuerza necesaria para que ascienda con aceleración 1 m/s2. 3.- Tenemos un plano inclinado de 1 m de longitud, inclinado 40º sobre la horizontal. En la parte más alta abandonamos un cuerpo para que baje deslizando. a) Dibuja un diagrama indicando las fuerzas que actúan. b) Si el coeficiente de rozamiento es 0,5 indica razonadamente si deslizará o no. c) Suponiendo que deslice, calcula la aceleración de bajada, el tiempo que invierte en la misma y la velocidad con la que llega al final del plano. 4.- Un bloque que pesa 600 t debe ser subido resbalando por una rampa (ángulo de 30º con la horizontal) con coeficiente de rozamiento 0,007. Calcula la fuerza que se necesita para subirlo con velocidad constante. 5.- Un bloque de 36,5 N está en reposo sobre un plano horizontal con el que roza, siendo el coeficiente de rozamiento 0,5. El bloque se une mediante una cuerda sin peso, que pasa por una polea sin rozamiento, a otro bloque suspendido cuyo peso también es 35,6 N. Calcula: a) La tensión de la cuerda. b) La aceleración de cada bloque. 6.- Un automóvil marcha a 72 Km./h. En un determinado momento se le para el motor por un fallo mecánico. Si la masa es 600 Kg., calcula la distancia que recorre hasta pararse. El aire le produce una oposición constante equivalente a 90 Kp. Coeficiente de rozamiento 0,4. 7.- Un cuerpo baja deslizándose por una montaña. La superficie de deslizamiento forma con la horizontal un ángulo de 30º. Se lanza desde la cumbre (h = 60 m) con una velocidad de 200 cm./s y llega al suelo con 0,5 m/s. ¿Cuánto vale el coeficiente de rozamiento del cuerpo con la superficie? 8.- Sobre un cuerpo de 5 Kg. que está en reposo sobre una superficie horizontal se aplica una fuerza de 50 N paralela a dicha superficie. Cuando el cuerpo lleva una velocidad de 20 m/s se deja de aplicar, empezando a disminuir la velocidad uniformemente. Calcula: a) El coeficiente de rozamiento, si el cuerpo se para a los 10 s de dejar de aplicar la fuerza. b) El tiempo que transcurre desde que empieza a moverse hasta que se para. 9.- En un instante dado, un patinador desliza sobre una pista de hielo horizontal con una velocidad de 6 m/s. Si el coeficiente de rozamiento entre los patines y el hielo es 0,15 y el patinador cesa de impulsarse a partir de ese instante, determina la distancia que recorrerá el patinador hasta pararse. 10.- Dado el sistema de la figura, determina: a) La aceleración del mismo si m1 =2,0 Kg., m2 = 3,5 Kg. y el coeficiente de rozamiento del bloque con la mesa vale 0,13 b) La tensión de la cuerda c) La velocidad del bloque 1 a los 3 s de empezar el movimiento, suponiendo que partió del reposo.



11.- Un vehículo de 1200 Kg. entra en una curva de 70 m de radio a 60 Km./h. Sabiendo el agarre máximo de las ruedas con el asfalto es de 4000 N, ¿conseguirá curvar el vehículo o saldrá de la carretera? 12.- Calcular la fuerza horizontal que debe aplicarse a un cuerpo de 25 kg de masa para desplazarlo con velocidad constante sobre una superficie horizontal, si la fuerza de rozamiento es de 20 N. 13.- Una determinada fuerza actúa sobre un cuerpo de 2 Kg. de masa y le produce una aceleración de 3 m/s2. Si esta fuerza actúa sobre un cuerpo de 4 Kg. de masa, ¿qué aceleración le produce? 14.- Un coche de 1500 kg se desplaza impulsado por la fuerza de su motor, que es de 3000 N, por una carretera recta. a) ¿Qué velocidad tendrá al cabo de 10 segundos si partió del reposo? b) ¿Qué distancia habrá recorrido? 15.- Un chico y una chica están patinando sobre hielo unidos por una cuerda. El chico, de masa 60 Kg., ejerce una fuerza sobre la chica de 10 N; la masa de la chica es de 40 kg. a) ¿Cuál es la aceleración que el chico comunica a la chica? b) ¿Qué fuerza actúa sobre el chico? 16.- Se aplica una fuerza de 30 N a un cuerpo de 5 Kg. de masa que se desplaza por una superficie horizontal. Calcular qué aceleración adquiere si la fuerza de rozamiento entre el cuerpo y la superficie es de 10 N. 17.- Señala si los enunciados siguientes son verdaderos o falsos. Razona la respuesta: � Si un cuerpo tiene una aceleración de 2 m/s2 esto significa que incrementa su

velocidad en 2 m/s en cada segundo. � El movimiento de caída libre es un movimiento rectilíneo uniformemente

retardado. � Si un cuerpo se mueve con movimiento rectilíneo uniforme podemos afirmar

que sobre él no está actuando ninguna fuerza. � No puede haber aceleración sin una fuerza. � El peso de un cuerpo no depende del lugar de la Tierra o del Universo donde

se encuentre 18.- Calcula la fuerza que debemos aplicar a un cuerpo de 60 Kg. de masa para:

a. Comunicarle una aceleración de 3 m/s2 b. Comunicarle una velocidad de 9 m/s, a los 6 s de empezar a moverse. c. Recorrer una distancia de 30 m en los 5 s primeros del movimiento

19.- Sobre un plano inclinado de 60º se sitúa un cuerpo. Calcula la fuerza paralela al plano inclinado necesaria para que el cuerpo suba con una aceleración de 5 m/s2. Suponer que no hay rozamiento. 20.- Por la garganta de una polea pasa una cuerda de cuyos extremos cuelgan masas de 10 y 15 kg. Suponiendo que no tiene masa la polea y que el rozamiento es despreciable, calcula:

a) La aceleración del sistema. b) La tensión de la cuerda.



c) El tiempo necesario para que las masas se separen 2 m.

21.- Un cuerpo de 2 Kg. de masa se encuentra sobre un plano inclinado de 30º, el coeficiente de rozamiento entre el plano y el cuerpo es de 0,2, calcular:

a) La aceleración con la que desciende si lo dejamos en libertad. b) La fuerza que debemos ejercer sobre él para que descienda con velocidad constante.

22.- Un cuerpo de 3 Kg. de masa reposa sobre un plano inclinado de 30º unido por una cuerda a otro de 2 Kg. que cuelga por el extremo vertical del plano. Si el coeficiente de rozamiento es 0,1; determina la aceleración que adquiere el sistema al dejarlo libre, así como la tensión de la cuerda. 23.- Se observa que el sistema descrito en la figura tiene una aceleración de 1.5 m/s2, cuando los planos inclinados son ásperos. Suponga que los coeficientes de rozamiento cinético entre cada bloque y los planos inclinados son los mismos. Halle a) el coeficiente de rozamiento cinético y b) la tensión en la cuerda.

24.- Se conectan dos masas por medio de una cuerda ligera que pasa sobre una polea lisa, como se ve en la figura. Si el plano inclinado no tiene fricción y si m = 2 Kg., M = 6 Kg., y θ = 55º, calcule a) la aceleración de las masas, b) la tensión en la cuerda y c) la rapidez de cada masa 2 s después de que se sueltan a partir del reposo.

Energía, Trabajo y Calor 1. Una persona se desliza sin rozamiento por un tobogán desde su punto más alto, a 5 m del suelo. Calcula la velocidad que tendrá cuando llegue al suelo. 2. La vagoneta de una montaña rusa de masa m lleva una velocidad prácticamente nula cuando se encuentra a 15 m del suelo. Calcula qué velocidad llevará cuando esté a una altura de 5 m suponiendo que no hay rozamiento.



3. Calcula la energía cinética de un camión de 3000 Kg. de masa con una velocidad de 72 Km./h. ¿Cuánto debe variar la velocidad para que su energía cinética sea el doble? 4. Calcula el trabajo realizado por una persona de 60 Kg. al subir 2 pisos de 3 m de altura cada uno. 5. Una vagoneta desciende por una montaña rusa, ¿gana o pierde energía? ¿de qué tipo? Haz un esquema de las distintas energías. 6. El motor de una grúa ha consumido 20000 J de energía para subir una caja de 100 Kg. hasta una altura de 12 m. Calcula el rendimiento de la grúa. 7. Para subir un bloque de 150 Kg. a un camión se utiliza una tabla de 3 m de longitud apoyada por uno de sus extremos en el suelo y por el otro en la plataforma del vehículo situada a 140 cm. de altura. Se aplica sobre el bloque una fuerza de 120 N paralela a la tabla. Calcula el trabajo realizado. ¿Qué tipo de energía adquiere el bloque? 8. El motor de una excavadora lleva la indicación 400 CV. Expresa la potencia de la excavadora en Kw. y calcula el trabajo que puede realizar en cada segundo de funcionamiento. 9. 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. Calcula el trabajo realizado por la persona y por el motor. Halla la potencia desarrollada por la persona y por el motor. 10. Un paquete de 2 Kg. sube desde el suelo hasta una estantería de 2 m de altura. a. Calcula el aumento de su energía potencial. b. ¿Quién pierde esa energía? 11. ¿Cuánto disminuye la energía cinética de un automóvil de 400 Kg. cuando pasa de 90 Km./h a 54 Km./h? 12. Calcula la potencia de un atleta que levanta una pesa de 120 Kg. desde el suelo hasta una altura de 2 m en 1,2 segundos. 13. Se sube una caja de 30 Kg. a una altura de 1 m desde el suelo. a. Calcula el trabajo realizado para elevarla directamente y el trabajo para subirla por una rampa de 2,5 m de longitud. b. Indica qué ventajas tiene subirla por la tabla. 14. Se lanza al río una piedra de 200 g con una velocidad de 2 m/s verticalmente hacia abajo desde un puente de 12 m de altura. Calcula: a. La energía potencial, cinética y mecánica de la piedra en el momento del lanzamiento. b. Su energía potencial y mecánica cuando se encuentra a 5 m sobre el río. c. Su energía cinética y su velocidad en ese instante. d. La energía potencial, cinética y la mecánica en el momento en que llega al río. e. Su velocidad en ese instante.



15. Un automóvil de 600 kg de masa acelera de 0 a 100 km7h en 12 s. calcula: a. La variación de energía cinética que ha tenido lugar. En ese tiempo. b. El trabajo útil realizado por el motor. c. El trabajo total desarrollado por el motor si el rendimiento ha sido del 25%. d. La potencia ejercida por el vehículo expresada en CV. 16. Un automóvil de 800 Kg. de masa que circula a 90 Km./h sufre un impacto contra la pared, calcula: a. La energía cinética del coche antes del choque. b. La pérdida de energía cinética que experimenta en el choque. 17. El récord mundial de salto de pértiga estaba en 6.14 m en julio de 2008. a. ¿Cuál es la energía potencial gravitatoria de un atleta cuando se encuentra a esa altura? b. ¿Con qué velocidad impacta con la colchoneta que tiene 0,5 m de espesor? c. ¿Cuál es la constante elástica de la colchoneta si su máxima compresión es de 20 cm? 18. Una pistola de juguete contiene un muelle de k = 100 N/m para disparar pelotitas. Compara las velocidades con que salen las pelotitas: a. Cuando el muelle se comprime 30 cm. y cuando se comprime 60 cm. b. Cuando se introducen pelotitas de un gramo o de 2 gramos de masa. 19. Una caja de 10 Kg. se encuentra en el punto más alto de un plano inclinado de 30º, si lo dejamos deslizar, calcula la velocidad que llevará cuando llegue a la base del plano, si la altura desde la que empieza a deslizar es de 3 m y no hay rozamiento. Hacer el mismo ejercicio considerando un coeficiente de rozamiento de 0,2. 20. Se lanza un objeto de 2 Kg. por una superficie horizontal y con una velocidad de 8 m/s, si existe un coeficiente de rozamiento de 0,1. Calcula la velocidad que llevará cuando haya recorrido 2 m. 21. Explica las transformaciones energéticas que se producen en los siguientes casos: a. Una piedra cae, choca contra el suelo, y se para. b. Una bombilla encendida. 22. Al sostener un cuerpo de 10 Kg. durante 30 s, ¿qué trabajo se realiza? Justifica la respuesta. 23. Indica en cuál de las siguientes situaciones una fuerza realiza un trabajo: A) Un hombre en el andén del metro sujetando una bolsa. B) Un minero empujando una vagoneta. C) Un libro apoyado en una mesa. D) Una lámpara colgada del techo. 24. Dos ciclistas cuyas masas son iguales participan en una etapa de montaña contrarreloj y emplean en subir un puerto unos tiempos de 30 y 31 minuto, respectivamente. ¿Cuál de los dos realizó mayor trabajo? ¿Y mayor potencia? Razona las respuestas. 25. Establece a qué magnitudes corresponden las siguientes unidades: A) Kilovatio. Hora B) Julio C) vatio D) Caloría.



26. En los siguientes casos, establece si existe energía potencial, cinética o ambas: A) Un hombre de pie asomado a una ventana. B) Una persona corre por la calle. C) Un arco de flecha tenso dispuesto a ser disparado. D) La flecha se ha disparado y está en vuelo. 27. Un obrero empuja una vagoneta de 500 kg por una vía horizontal sin rozamiento con una fuerza horizontal de 200 N a lo largo de 100 m. Calcula: A) El trabajo realizado. B) La energía cinética que ha adquirido la vagoneta. C) La velocidad al final de su recorrido. 28. La cabina de un ascensor tiene una masa de 400 Kg. y transporta a 4 personas de 75 Kg. cada una. Si sube hasta una altura de 25 m en 2,5 minutos, calcula: A) El trabajo que realiza el ascensor. B) La potencia desarrollada, expresada en KW y en CV. 29. Un cuerpo cae por una montaña rusa desde un punto A situado a 50 m de altura con una velocidad de 5 m/s. posteriormente pasa por otro punto B situado a 20 m de altura. ¿Qué velocidad llevará al pasar por el punto B. 30. Un cuerpo de 20 Kg. descansa sobre una superficie horizontal, calcula: A) El trabajo realizado al elevarlo 5 m. B) La energía potencial ganada. C) El trabajo necesario para arrastrarlo por el suelo con velocidad constante a lo largo de 5 m, si el coeficiente de rozamiento es de 0,25. D) La energía cinética que adquiere. 31. Un bloque de 2,5 Kg. de masa es empujado 2,2 m a lo largo de una mesa horizontal y sin rozamiento, por una fuerza constante de 16 N que forma un ángulo de 25º con la horizontal. Calcula el trabajo efectuado por: A) la fuerza aplicada. B) la fuerza normal ejercida por la mesa. C) la fuerza peso. D) la fuerza neta que actúa sobre el bloque. 32. Una pequeña esfera de 100 gramos de masa se deja caer desde el punto A por el interior de una semiesfera hueca como se indica en la figura. El radio de la semiesfera es de 30 centímetros. Se supone que no existen rozamientos. a) Calcula la energía potencial de la esfera en el punto A. b) ¿Qué tipo de energías tiene en M y cuáles son sus valores? ¿Y en N? ¿Y en B?

33. Un cuerpo de 5 Kg. se deja caer desde el punto más alto de un plano inclinado 45º respecto a la horizontal de 3 metros de longitud. Calcula: a) La variación de energía potencial del cuerpo al llegar al punto más bajo del plano.



b) La energía cinética en ese momento. c) El trabajo realizado sobre el cuerpo d) La velocidad del cuerpo al final del plano. e) La velocidad con que hubiera llegado si hubiera caído libremente desde la misma altura. _____________________________________________________________________ 34.- Responde a estas cuestiones para repasar algunos conceptos trabajados. a). Para cada una de las cuestiones que se describen a continuación, indicar si el trabajo realizado es positivo, negativo o nulo: � Un hombre que eleva un objeto utilizando una polea. � Un hombre cuando mantiene inmóvil la polea, sujetando la cuerda para que el cuerpo se mantenga a una altura determinada. � Un hombre que baja un objeto utilizando una polea. � Una persona que empuja un objeto pesado, tratando de arrastrarlo sin conseguirlo. � Un hombre que desplaza una vagoneta empujándola. � Un hombre que retrocede mientras empuja una vagoneta que baja por una pendiente, intentando detenerla. b). Dos máquinas realizan el mismo trabajo. ¿Se puede afirmar que tienen la misma potencia? Razona la respuesta. c). Siempre que se realiza una transferencia o una transformación de energía se producen pérdidas. ¿Cuál es la causa de esas pérdidas? ¿Qué ocurre con la energía “perdida”? d) El rendimiento de un motor eléctrico es del 90%. ¿Qué quiere decir esto? e). Si colocamos un ladrillo sobre nuestra cabeza no nos produce daño. Sin embargo, si el ladrillo cae sobre nuestra cabeza desde una cierta altura sí. ¿Por qué? f). Dos objetos se mueven con la misma velocidad. Si la masa de uno es el doble de la del otro, ¿qué relación hay entre sus energías cinéticas? g). Dos objetos de igual masa se mueven, uno a doble velocidad que el otro. ¿Qué relación hay entre sus energías cinéticas? . _____________________________________________________________________

Si has reflexionado bien sobre estas preguntas te habrás dado cuenta de que:

• El frío no existe. Un cuerpo parece frío cuando la energía térmica de sus partículas es baja.

Recuerda Antes de empezar, conviene que repases algunos conceptos aprendidos: ¿Qué es la energía térmica? ¿Qué es la energía radiante? ¿Qué es el calor? ¿Qué es una caloría?



• Cuando entramos en contacto con un cuerpo con partículas de baja energía térmica, le cedemos energía propia. De ahí la sensación de frío.

• La frigoría no es más que la pérdida de una caloría.

35. Cuestiones rápidas sobre energía térmica y calor 1. A igualdad de temperatura, al comparar el agua de u na piscina y el de un depósito a) la piscina almacena más calor que el depósito. b) la piscina almacena más energía térmica que el depósito. 2. Cuando un cuerpo cede calor a) absorbe frío en su lugar. b) su energía térmica disminuye. 3. Si dos cuerpos de la misma naturaleza y masa pos een la misma temperatura a) los dos almacenan la misma cantidad de calor. b) los dos almacenan la misma cantidad de energía térmica. 4. Respecto a la energía térmica de un cuerpo podem os decir qu e a) el calor es idéntico, ya que se trata de dos conceptos sinónimos. b) el calor es una variación de esa energía térmica.

FISICA 4º

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