Ejercicios Tema 2: Las fuerzas

1. Una fuerza que actúa sobre un cuerpo de 2kg de masa le produce una aceleración de 3m/s2. Si esta misma fuerza actúa sobre un cuerpo de 4kg de masa, ¿qué aceleración le imprimirá?

2. Un coche de 1.500 kg se deplaza impulsado por la fuerza de su motor, que es de 3.000N, por una carretera recta y sin desniveles.
a) ¿Qué velocidad tendrá al cabo de 10s si partió del reposo?
b) ¿Qué espacio habrá recorrido si consideramos despreciable el rozamiento?
3. Se arrastra por el suelo una sills de 2,5 Kg mediante una fuerza horizontal de 18 N. Si el coeficiente de rozamiento es de 0,34, calcula la aceleración de la silla y la distancia que recorre en 10 segundos.
4. Una caja de madera de 28 Kg descansa sobre una mesa horizontal. Al aplicar una fuerza de 48 N, la caja permanece inmóvil y al aplicar una fuerza de 62 N, adquiere una aceleración de 0,5 m/s2. ¿Cuánto vale la fuerza de rozamiento en cada caso?
5. Un cuerpo de 6 Kg pende inmóvil de un resorte de constante recuperadora k= 0,03 N/m. Haz el diagrama de las fuerzas que actúan sobre el cuerpo y calcula el valor de cada una de ellas. ¿Cuál es el alargamiento del muelle?
6. Para arrastrar por el suelo un mueble de 40 kg, lo empujamos con una fuerza horizontal de 324 N. Si la fuerza de rozamiento vale 212 N, calcula la aceleración que adquiere el mueble. Representa las fuerzas.
7. Calcula la aceleración y la fuerza centrípetas que actúan sobre un coche de 1500 kg de masa cuando toma una curva de 20 m de radio a 80km/h.
8. Un camión de 5000 kg de masa toma una curva plana de 250 m de radio a 60 km/h. ¿Qué fuerza de rozamiento se debe dar entre la carretera y los neumáticos para que el camión no derrape?.
9. Un astronauta tiene un peso en la Tierra de 686 N. Si lográramos situarlo en la superficie de Marte, ¿qué masa y peso tendría?.
10. Calcula el peso que tendría un astronauta de 70 kg en los siguientes casos.
a) En la superficie de la Tierra.
b) A una altura de 400 Km sobre la superficie terrestre.
c) En la superficie del planeta Marte.
11. Se deja caer un objeto desde una altura de 5 metros. Calcula el tiempo que tardaría el objeto en llegar al suelo en la superficie de: a) La Tierra (g = 9,8 m/s2), b) La Luna (g = 1,62 m/s2), c) Marte (g = 3,7 m/s2).

Ejercicios Tema 1: Estudio del movimiento

1. Luisa sale de su casa y recorre en línea recta los 200 metros que la separan de la panadería a una velocidad constante de 1.4 m/s. Permanece en la tienda durante dos minutos y regresa a su casa a una velocidad de 1.8 m/s.

a) Calcula la velocidad media de Luisa en todo el recorrido.

b) ¿Cuál ha sido el desplazamiento?

c) ¿Qué espacio ha recorrido?

d) Realiza la gráfica velocidad-tiempo.

2. La velocidad del sonido, 340 m/s, se toma como unidad de velocidad de los aviones y se llama "MACH". Un avión es supersónico cuando su velocidad es superior a un Mach. Si un avión vuela a 700 kilómetros hora, ¿es supersónico?

3. ¿Qué significa que la aceleración de un vehículo es de -3 m/s2 ?

4. Un camión circula por una carretera a 20m/s. En 5s, su velocidad pasa a ser de 25m/s. ¿Cuál ha sido su aceleración?

5. Un automovilísta que circula a 50km/h y ve un obstáculo en la carretera, pisa el pedal del freno y detiene el vehículo en 5s.

a) ¿Cuál ha sido su aceleración de frenado?

b) ¿Qué significa el signo menos en el resultado del apartado anterior?

6.Un objeto que se ha dejado caer desde un 4º piso tarda 2s en llegar al suelo. ¿Desde qué altura ha caido?

7. Un viajero llega tarde al puerto y pierde el barco. Este partió hace una hora y se encuentra navegando a 40 km/h. El viajero no se rinde y contrata los servicios de una embarcación a motor que navega a 60 km/h.

a) ¿A qué distancia de la costa alcanzará al barco?

b) ¿Qué tiempo necesitará para ello?

8. Las aspas de un ventilador giran uniformemente a razón de 90 vueltas por minuto. Determina: a) su velocidad angular; b) la velocidad lineal de un punto situado a 30 cm del centro; c) el número de vueltas que darán las aspas en 5 minutos.

9. Un automóvil circula a una velocidad constante de 15 m/s. Si las ruedas del automóvil tienen un radio de 30 cm, calcula: a) la velocidad angular de las ruedas; b) el número de vueltas que dan las ruedas en 1 minuto.
10. Calcula el radio de una  noria si tarda 30 minutos en dar una vuelta y las cestas se mueven a 0,26 m/s.



Ejercicios Tema 7: Energía Térmica

1. Una esfera maciza de latón cuyo radio a 0ºC es de 5 cm se calienta hasta los 150ºC. Calcular su aumento de volumen sabiendo que el coeficiente de dilatación lineal del latón es de Alfa = 0.000019 .

2. Se quiere bajar la temperatura de un bloque de hierro de masa 2 kg que se encuentra a 120ºC con una masa de agua suficiente para que la temperatura del agua no varíe más de 2ºC. Si el agua inicialmente se encuentra a 20ºC, ¿qué cantidad de agua se necesita? ¿Qué cantidad de agua será necesaria si el agua se encuentra a 105ºC?

3.¿Cuánta energía hace falta para fundir una barra de hierro que se encuentra a 0ºC? (Datos: temperatura de fusión del hierro = 1535 ºC; L= 2580 J/kg (Calor latente de fusión del hierro); C=489 J/kg . K (Calor de fusión del hierro).

4. Se dispone de un motor que trabaja entre dos focos; Del primero obtiene 32.000 J y cede al segundo 18.000 J. Calcular el trabajo que realiza dicho motor y su rendimiento.

5.      En un viaje de estudios a Estados Unidos, uno de los alumnos se encuentra mal y es hospitalizado. El médico nos comunica que su fiebre es de 104ºF.¿Debe preocuparnos seriamente esa información?.

               

6    Para determinar el calor específico de un metal, introducimos 100 g del mismo a 97,5ºC en un calorímetro con 0,5 kg de agua a 20ºC. El equilibrio se alcanza a los 24,5ºC. ¿Cuál es el calor específico del metal? Sol: 288.36 J/KgºC

7      Se sumerge un bloque de hierro de 3 kg que está a una temperatura de 150ºC en 3 L de agua a 10ºC. ¿Qué temperatura se alcanzará en el equilibrio? Sol: T= 24,2 ºC

Datos: C_e.hierro = 472 J kg^-1 ºC^-1; C_e.agua = 4180 J kg^-1 ºC^-1

8.         Si se mezclan 10 L de agua a 12ºC con 16 L de agua a 60ºC. ¿Cuál será la temperatura final de la mezcla? Sol: T= 41,53ºC

Dato: densidad del agua = 10³ kg/m³

9.         El foco caliente de una máquina térmica suministra 10⁵ J/s y cede 76.10³ J/s al foco frío. Calcula:

a)       El trabajo desarrollado por la máquina en una hora.

b)       El rendimiento de la máquina.
Sol: a) W= 86400000 J ; b) r = 24 %

10.         ¿Por qué al calentar la tapa metálica de un frasco de conserva de vidrio se abre más fácilmente?.

11.        La masa de un recipiente es de 600 g y está a 20ºC. Cuando se vierten en él 2,5 kg de agua hirviendo, la temperatura final es de 90ºC. ¿Cuál es el calor específico del recipiente?.

             Dato: C_e.agua = 4180 J kg^-1 ºC^-1

12.        Un meteorito de 5 kg llega al suelo a 2000 m/s. ¿Cuántas calorías se liberan si toda su energía cinética se transforma en calor?.

             Dato: 1 caloría = 4,18 J

13.         Queremos obtener 120 L de agua a 35ºC mezclando agua a 15ºC con agua a 80ºC. ¿Cuántos litros han de mezclarse de cada clase?.

Datos: densidad del agua = 1000 kg m-3; C_e.agua = 4180 J kg-1ºC-1

14.       Al calentar un líquido aumenta su volumen.

a)       ¿Se modifica su masa?

b)       ¿Qué ocurre con su densidad?

15.       Una barra de hierro de 1 m de longitud a 4ºC se calienta a 50ºC, experimentando una dilatación lineal de 0,06 cm. ¿Cuál es el coeficiente de dilatación lineal del hierro?.

16.       Un tramo de cable de tendido eléctrico tiene 1200 m cuando se mide  15ºC. Calcula su longitud a 50ºC.

             Dato:  Coeficiente de dilatación lineal  = 1,18 . 10^-5 ºC^-1

                                                                                                                                 …./…..

17.       El foco caliente de una máquina térmica suministra 30 kcal/s, de las que 800 kcal/min son cedidas al refrigerante. Calcula:

a)       El trabajo realizado por la máquina en 1,5 h.

b)       El rendimiento de la máquina.

c)       La potencia de la máquina en kilovatios.

18.       Determina la cantidad de calor que se desprende cuando 150 g de vapor de agua a 100ºC se condensan en agua a 100ºC.

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

19.       Calcula la energía térmica que se debe suministrar a 1250 g de hielo a 0ºC para convertirlo en agua a 60ºC.

             Datos: calor específico del agua = 4,18 . 10³ J kg^-1 ºC^-1; calor latente de fusión del hielo = 3,34 . 10⁵ J/kg

20.       El foco caliente de una máquina térmica produce 1,2 . 10⁶ cal/min y su rendimiento es del 20%.

a)       ¿Cuántos julios cede al refrigerante cada minuto?

b)       ¿Cuál es la potencia, en vatios, de la máquina?

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