LA ENERGÍA Y SUS TRANSFORMACIONES EJERCICIOS Juan P.R.
ENGRANAJES Y PROTONES LAS TELECOMUNICACIONES
TRABAJO Y ENERGÍA MECÁNICA 1. Un proyectil de 0,4 kg atraviesa una pared de 50 cm de grosor sin deformarse. La velocidad del proyectil al llegar a la pared es de 400 m/s y al salir de 100 m/s. Calcular: a. La energía cinética del proyectil al llegar y al salir de la pared. b. El trabajo realizado por el proyectil para atravesar la pared. 2. Un objeto de 50 kg se halla a 10 m de altura sobre la azotea de un edificio, cuya altura respecto al suelo, es de 250. ¿Qué energía potencial gravitatoria posee dicho objeto? 3. Un muelle de 20 cm de longitud se alarga a 28 cm al aplicarle una fuerza de 2N. ¿Qué energía potencial elástica posee en estas condiciones? 4. Un muelle elástico se alarga 4 cm bajo la acción de una fuerza de 5 kp. Calcula la energía potencial elástica que almacena cuando se estira 10 cm. 5. A un carrito de supermercado, de masa 10 kg, se le comunica una velocidad inicial de 4 m/s. Tras recorrer una distancia de 8 m se detiene. Calcular: a. ¿Qué energía mecánica ha perdido? b. ¿Cuál es el trabajo realizado por la fuerza de rozamiento? c. ¿Cuál es el valor de la fuerza de rozamiento que ha detenido al carrito? 6. Un bloque de hielo de 1 kg de masa se lanza a una velocidad de 10 m/s por una rampa con una inclinación de 30º. Suponiendo que la rampa no presenta rozamiento, calcula: a. La energía mecánica del bloque en la parte más baja y más alta de la rampa. b. La altura que alcanzará el bloque de hielo cuando se detenga y la distancia recorrida sobre el plano inclinado. 7. En la cima de una montaña rusa un coche y sus ocupantes, cuya masa total es 1 000 kg, está a una altura de 40 m sobre el suelo y lleva una velocidad de 5 m/s. ¿Qué energía cinética tendrá el coche cuando llegue a la cima siguiente, que está a 20 m de altura?
RENDIMIENTO Y POTENCIA 8. Un motor de 20 CV acciona una grua que eleva un cuerpo de 600 kg a 20 m de altura en 1 minuto. ¿Cuál es el rendimiento de la instalación? (1CV = 735 W) 9. Una grúa eleva una masa de 1000 kg a una altura de 15 m en 1/4 de minuto. a. ¿Qué trabajo realiza? b. ¿Cuál es su potencia? 10. Un motor quema 1 kg de combustible de poder calorífico 500 kcal/kg y eleva 4000 kg de agua a 20 m de altura. ¿Cuál es el rendimiento del motor? 11. Un automóvil con una masa de 1.000 kg aprovecha el 20% de la energía producida en la combustión 4 de la gasolina cuyo poder calorífico es 10 cal/g. Si el coche partió del reposo y alcanzó la velocidad de 36 km/h, calcula la energía utilizada por el motor.
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INTERCAMBIOS DE CALOR. TEMPERATURA Y CAMBIOS DE ESTADO
12. Un automóvil de 1000 kg de masa marcha a una velocidad de 108 km/h. a. ¿Qué cantidad de calor se disipa en los frenos al detenerse el coche? b. Si ese calor se comunicara a 10 litros de agua, ¿cuánto se elevaría su temperatura? 13. ¿Qué temperatura inicial tenía un bloque de 3 Kg de plomo si después de comunicarle 5 Kcal tiene una temperatura de 65ºC? Datos: Ce (plomo) = 0,03 Kcal/Kg ºC 14. En 3 litros de agua pura a la temperatura de 10 ºC introducimos un trozo de hierro de 400 g que está a una temperatura de 150 ºC. ¿Qué temperatura adquirirá el conjunto? Dibuja la gráfica del proceso con la evolución de la temperatura de ambos cuerpos. Datos: Ce (agua pura líquida) = 1 Kcal/Kg ºC; Ce = 0,117 Kcal/KgºC 15. En cierta cantidad de agua a 15 ºC se introduce un bloque de cobre de 2 kg a 500 ºC. Suponiendo que el sistema está perfectamente aislado y no hay disipación de energía, ¿cuántos litros de agua serán necesarios, si la temperatura en el equilibrio térmico que se quiere alcanzar es 20 ºC? 16. ¿Qué temperatura inicial tenía un bloque de 3 Kg de plomo si después de comunicarle 5 Kcal tiene una temperatura de 65ºC? Datos: Ce (agua) = 4180 J/Kg ºC y Ce (cobre)= 383 J/KgºC 17. Calcula la energía que hay que transferir en forma de calor a una barra de hielo de 10 kg de masa a 0ºC, para que se transforme en vapor de agua. Dibuja la gráfica. Datos: Calor latente de fusión = 334,4 kJ/kg, calor latente de vaporización = 2257 kJ/kg calor específico(hielo) 2090 J/kgºC, calor específico (vapor de agua) = 1881 J/kg ºC 18. Tenemos 600 g de un compuesto a 8ºC. Calcula la cantidad de energía necesaria para que: a. Aumente se temperatura a 30ºC a. Disminuya su temperatura a -25ºC Datos:
Tf (ºC) -20
Te (ºC) 12
Ce (Kcal/KgºC) 0,11 (sólido) 0,3 (líquido) 0,1 (gas)
Lf(Kcal/KgºC) 110
Le(Kcal/KgºC) 187
19. Tenemos un congelador conectdo a un enchufe de 220 V, por el que pasa una intensidad de corriente de 4,5 A. Si necesita 12 horas para enfriar el agua de una cubitera desde los 25ºC que sale del grifo hasta -5ºC, ¿cuál serásu rendimiento? Datos: Ce (agua) = 4180 J/Kg ºC
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