MIV - U2 - Actividad 2. Energías cinética, potencial y Ley de la conservación de la energía Alumno 1

Física I Módulo IV. Energía mecánica Unidad 2. Energía mecánica y su conservación MIV-U2- Actividad Evaluable 2. Energías Cinética, Potencial y Ley de la Conservación de la Energía

Instrucciones: I. En este ejercicio tendrás que analizar algunas afirmaciones relacionadas con el trabajo mecánico y la potencia 1. Lee y analiza cuidadosamente cada una de las afirmaciones que se presentan a continuación. 2. Haz clic en cada uno de los pequeños cuadros para seleccionar si la afirmación es falsa o verdadera. 3. Explica el porqué de tu selección si escogiste “Falso” 4. Graba y envía a tu tutor este documento por el medio señalado. a. La energía potencial es un vector que depende de la altura del objeto. Falso ☐ Verdadero ☐

la energía potencial es una magnitud escalar asociada a un campo de fuerzas

b. Para un mismo objeto, al duplicar su altura, también se duplica su energía potencial. Falso ☐ Verdadero ☐

Escribe aquí tu argumentación.

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Física I c. Solamente los objetos en reposo tienen energía potencial Falso ☐ Verdadero ☐

Independientemente de que se encuentren en reposo o en movimiento todos los objetos que se encuentren a cierta altura tendrán energía potencial

d. La energía cinética es directamente proporcional a la masa.

Falso ☐ Verdadero ☐

e. Para un objeto que se mueve con cierta velocidad, si por alguna causa su velocidad se duplica, su energía cinética se hace 4 veces mayor. Falso ☐ Verdadero ☐

f. Cuando un objeto cae libremente, su energía potencial disminuye y la energía cinética aumenta. Falso ☐ Verdadero ☐

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Física I

g. Un objeto que es lanzado verticalmente hacia arriba tiene una energía cinética de cero en el sitio más alto. Falso ☐ Verdadero ☐ h. De acuerdo con la ley de la transformación de la energía, la energía potencial se puede transformar en energía cinética o trabajo. Falso ☐ Verdadero ☐

Escribe aquí tu argumentación.

i.

Si una caja que inicialmente tenía una energía cinética de 50J y se le aplica una fuerza hasta lograr una energía cinética de 150J, significa que la fuerza realizó un trabajo de 200J.

Falso ☐ Verdadero ☐

Escribe aquí tu argumentación.

j.

Una caja se mueve sobre una superficie con fricción con una energía cinética inicial de 20J y se frena hasta el reposo, por lo tanto la fricción realizó un trabajo de -20J.

Falso ☐ Verdadero ☐

Escribe aquí tu argumentación.

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Física I

II.

Para cada uno de los siguientes ejercicios numéricos elabora los cálculos correspondientes para encontrar las variables que se piden. A. Una piedra de 0.20 kg es lanzada hacia arriba con una velocidad de 15 m/s, determina: a) La altura máxima alcanzada. h= 25.045m b) La energía potencial en el sitio más alto. U= 49.13829J Variables m=0.2Kg V=15m/s g= 9.81 m/s2

Fórmulas Vf=Vo-gt h=vot+1/2gt2 K=1/2mV2 U=mgh

Resolución del problema Vf=Vo-gt gt = Vo -Vf t = (Vo –Vf)/g t = (15m/s –0 m/s)/9.81m/s2 t = (15m/s)/9.81m/s2 t = (15m/s)/9.81m/s2 t= 1.53s h=vot+1/2gt2 h=15m/s (1.53s)+(1/2)(9.81m/s2) (1.53s)2 h= 22.95 m +(1/2)(9.81m/s2) (2.3409 s2) h= 22.95 m +(1/2)( 4.19m) h= 22.95 m +2.095m h= 25.045m

U=mgh U=mgh D.R.© Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, Eugenio Garza Sada 2501 Sur, Col. Tecnológico, Monterrey, N.L. México. 2011.

Física I U=0.20 kg(9.81m/s2)( 25.045m) U=0.20 kg(9.81m/s2)( 25.045m) U= 49.13829J K=1/2mV2 K=1/2(0.2kg)( 15 m/s)2 K=1/2(0.2kg)( 225 m/s) K=1/2(45) K=22.5 J

B. Un automóvil de 1,200 kg parte del reposo y se acelera uniformemente a razón de 2.0m/s2 después de 15 segundos determina la energía cinética del vehículo Variables m=1,200kg a=2.0m/s2 t=15s

Fórmulas

K=1/2mV2

Resolución del problema Vf=Vo+at 2 Vf=0m/s+2.0m/s (15s) 2 Vf=0m/s+2.0m/s (15s) Vf=30m/s

2

K=1/2mV 2 K=1/2(1,200kg)( 30m/s) K=1/2(1,200kg)( 90m/s) K=1/2(1,200kg)( 90m/s) K=1/2(108,000J) K= 54,000J

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Física I C. Usando la Ley de la conservación de la energía encuentra con qué velocidad es necesario lanzar una piedra de 0.10kg para que logre una altura de 20m. Variables m=0.10kg h=20m g=9.81m/s2

Fórmulas K=1/2mV2 U=mgh

Resolución del problema En la parte más baja la única energía que tenemos es la energía cinética y en la parte más alta toda esa energía cinética se transformó en energía potencial. En la relación anterior podemos calcular la energía potencial a los 19m, esa cantidad es igual a la energía cinética en la parte más baja y si conocemos la energía cinética podremos despejar la velocidad con la que fue lanzado el objeto. U=mgh U=(0.10kg)( 9.81m/s2)( 19m) U=18.639J K=U K=1/2mV2 18.639J =1/2mV2 2(18.639J) = (0.10kg)V2 2(18.639J)/ (0.10kg)= V2 37.278J/ 0.10kg= V2 V= (37.278J/ 0.10kg)1/2 V=19.30m/s

D. Una caja de 2kg se mueve con velocidad de 10m/s y se frena hasta el reposo después de recorrer 4m, encuentra a) el trabajo efectuado por la fricción y el valor de la fuerza de fricción. Variables Fórmulas m=2kg V=10m/s W=K2-K1 D.R.© Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, Eugenio Garza Sada 2501 Sur, Col. Tecnológico, Monterrey, N.L. México. 2011.

Física I K=1/2mV2

Resolución del problema K=1/2mV2 K=1/2(2kg)(10m/s)2 K=1/2(2kg)(100m/s) K=1/2(200J) K=100J W=0J-100J W=-100J

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