BOLETÍN Nª 5 – FÍSICA 4º ESO – Energía, Trabajo y Calor – Curso 2011/12

1. Una bomba eleva 125 m3 de agua hasta una altura de 25 m en media hora. ¿Qué potencia desarrolla la bomba?. Si la bomba

lleva una indicación de “20 Kw”, ¿Cuál ha sido su Rendimiento?.

2. Una bomba de 1,5 kW de potencia extrae agua de un pozo de 20 metros de profundidad a razón de 300 litros por

minuto. Calcula:

a. El trabajo necesario para elevar cada litro de agua. S. 196 J

b. El trabajo realizado cada minuto. S. 58800 J

c. La potencia desarrollada por la bomba. S. 980 W

d. El rendimiento de la bomba. S. 65,3 %

3. Se aplica una fuerza de 300 N oblicuamente formando un ángulo de 60º para arrastrar un vagón sobre la vía una distancia

de 3 km . ¿ Qué trabajo se habrá realizado ?.

4. Un hombre que pesa 70 kg sube una escalera hasta la altura de 15 m. Calcular:

a. El trabajo que realiza.

b. La potencia que desarrolla (en w y en C.V.) si ha subido en 1 minuto. (1 C.V. = 735 w)

c. ¿ En cuánto tiempo ha subido 4 m, si gastó 0.1 C.V. en subir esos metros.

5. Cuando arrastramos un baúl de 200 kg sobre una superficie horizontal de 5 m de longitud le imprimimos una aceleración de

5 m/s2 si lo empujamos con una fuerza de 1000 N. Determinar el trabajo realizado por la fuerza de rozamiento.

6. Un coche parte del reposo y alcanza una velocidad de 72 km/h en un tiempo de 20 s.

a. Determinar la fuerza que ha realizado el motor.

b. Una vez que alcanza esa velocidad 72 km/h, se deja de acelerar y el coche se para por la acción de la fuerza de

rozamiento entre las ruedas y el asfalto, si recorre una distancia de 100m ¿cuál será el trabajo realizado por esa

fuerza de rozamiento?.

7. Se lanza verticalmente hacia arriba con la energía de 1250 J un cuerpo que pesa 5 Kg. Calcular:

a. La altura que alcanza el móvil.

b. La energía potencial que posee cuando la velocidad que lleva es 1/5 del valor inicial.

c. El tiempo que tardará en regresar al suelo. Se prescinde del rozamiento del aire.

8. Un carro de 200 kg de masa, parte del reposo y se desliza por una pendiente de 60 m de altura, con rozamiento, de forma

que su velocidad al final de la bajada es de 30 m/s. Calcular:

a. La energía mecánica en lo alto de la pendiente.

b. La energía mecánica al final de la pendiente.

c. El trabajo ejercido por la fuerza de rozamiento si la masa del carro es de 200 kg.

d. ¿Que velocidad alcanzaría el carro si no hubiera rozamiento ?

9. El bloque de masa 3 Kg de la figura adjunta tiene una velocidad de 2 m/s en el punto A y de 6 m/s en el punto B. Si la

distancia entre A y B a lo largo de la curva es de 10 m, halla:

a. el valor medio de la fuerza de rozamiento que actúa

b. A qué distancia de B, a lo largo del camino se parará

el objeto en el caso de que siguiera actuando dicha fuerza.

(2'55 N; 36'94 m)

10. Se dispara una bala de 10 gr con una velocidad de 500 m/s contra un muro de 10 cm de espesor. Si la resistencia del muro al

avance de la bala es de 3000 N, calcula la velocidad de la bala después de atravesar el muro.

11. Una masa de 3,8 kg, inicialmente en reposo, desciende por un plano inclinado, sin rozamiento, que forma un ángulo de 60º

con la horizontal. Calcular:

a. La energía cinética cuando ha descendido 34 m.

b. La energía cinética suponiendo que existe un coeficiente de rozamiento de 0,15.

12. En una atracción de la feria se deja caer desde una altura de 20 m una vagoneta con cuatro personas con una masa total de

400 kg. Si el rizo tiene un diámetro de 7 m y suponemos que no hay rozamiento calcula:

a. La energía mecánica de la vagoneta en el punto A.

b. La energía cinética de la vagoneta en el punto B.

c. La velocidad de la vagoneta en el punto C.

d. La fuerza que tiene que realizar el mecanismo

de frenado de la atracción si la vagoneta se tiene

que detener en 10 m.

13. Un cuerpo de 6 Kg llega a la base de un plano inclinado de 30º con la horizontal, con una velocidad de 8 m/s. Calcula la

altura máxima alcanzada si el coefciente de rozamiento vale 0,2.

14. Un cuerpo de 4 Kg asciende 18 metros por un plano inclinado de 60º con la horizontal, al aplicarle una F paralela al plano de

75 N. El coefciente de rozamiento vale 0,14, calcula:

a. El trabajo realizado por cada fuerza.

b. Velocidad final del cuerpo.

c. Incremento de la E. Potencial.

15. ¿Qué temperatura tenía un bloque de 3kg de plomo si, después de aplicarle 20900 julios, tiene 65,0 ºC?. Dato: cPb = 374

J/kg.ºC.

16. Disponemos de un cubito de hielo de 12g de masa que se encuentra a –18ºC. Determina el calor que se debe suministrar

para:

a. Elevar su temperatura hasta 0ºC.

b. Fundirlo a 0ºC.

c. Elevar la temperatura del agua líquida resultante desde 0ºC hasta 40ºC.

Datos: Calor específico del hielo = 2090 J/Kg·K; calor latente de fusión del hielo = 334kJ/kg; calor específico de agua líquida = 4180J/kg·K.

17. ¿Qué cantidad de calor es necesaria para transformar 500g de hielo, que están a – 5ºC, en agua líquida a 30ºC?.

18. Tenemos un cubo de hielo de 10 g que se encuentra a una temperatura de -8ºC. Determina:

a) La energía calorífica necesaria para elevar su temperatura hasta los 0ºC.

b) La energía necesaria para que se funda el cubo de hielo.

c) El calor necesario para elevar el agua obtenida desde 0ºC hasta 100ºC.

d) La energía requerida para vaporizar el agua a 100ºC.

Datos: calor latente de vaporización del agua = 2257 kJ/kg.

19. ¿Qué cantidad de calor es necesaria para transformar 5kg de agua, que están a 80ºC, en vapor de agua a 120ºC?.

Datos: calor específico del vapor de agua: 2010 J/(kg.ºC)

20. Disponemos de 120g de vapor de agua a una temperatura de 146ºC. Calcula la energía que hay que retirar para:

a. Enfriar el vapor hasta los 100ºC.

b. Licuar el vapor de agua a esta temperatura.

c. Enfriar el agua desde 100ºC hasta 20ºC.

21. Una cazuela de metal de 500 g se enfría desde 92,4 ºC hasta 18 ºC, cuando se sumerge en un litro de agua que está a 10ºC.

Calcula el calor específico del metal.

22. Se mezclan tres litros de agua que se encuentran a 24ºC con dos litros que están a 40ºC. Calcula la temperatura final de la

mezcla, sabiendo que la densidad del agua es de 1000 g/l y su calor especifico es de 1 cal/g.ºC.

23. Una pieza de cobre de 50 g que se encuentra a 80 ºC, se introduce en 100 g de agua a 25ºC. Suponiendo que no hay

pérdidas de calor, calcula la temperatura final de la mezcla. El calor específico del cobre es 390 J/kg.ºC.

24. Se sumerge un bloque de hierro de 3 kg que está a 150ºC en 3 litros de agua, a la temperatura de 10 ºC. ¿Qué temperatura

adquirirá el conjunto?.

25. Se mezclan 200 g de agua a 30ºC con 3 kg de hielo a –20ºC. ¿Cuál es la temperatura de equilibrio?.

26. Se mezclan 400 g de agua a 40ºC con 900 g de hielo a –5ºC. ¿Cuál es la temperatura de equilibrio?. ¿Qué cantidad de hielo

funde?.