SOLUCION EXAMEN RECUPERACIÓN ENERGÍA DE 4ºESO

Si alguien ve algún error, por favor, que nos lo diga para corregirlo.

1. Se calienta un líquido oleaginoso con ayuda de un infiernillo. Según se va calentando vamos anotando la temperatura cada cierto tiempo. Representa gráficamente el resultado del experimento y contesta: ¿Se ha producido algún cambio de estado durante este tiempo? ¿Por qué? [0,25 limpieza; 0,25 ejes y grafo; 0,5 respuesta justificada de la cuestión con arreglo a términos y expresiones propias de la física]

No se ha producido un cambio de estado, puesto que en ningún momento hay constancia de que la temperatura haya permanecido constante aunque siguiéramos suministrando calor.

2. Una atracción de feria consiste en lanzar un convoy de vagonetas a la velocidad de 30 m/s por unas vías, de forma que al cabo de cierto tiempo estas se elevan conduciendo al convoy a través de un plano inclinado hasta una cierta altura. ¿Hasta qué altura puede subir el convoy? Realízalo por medio de las expresiones energéticas prescindiendo de rozamiento? [0,25 croquis incluyendo todas las variables y magnitudes que intervienen; 0,5 uso de unidades; 0,5 planteamiento de las ecuaciones a utilizar; 0,5 despeje a partir de las ecuaciones, antes de sustituir los datos numéricos en ellas; 0,5 resolución numérica].

Dado que no existe trabajo de fuerzas “ajenas a la fuerza de la gravedad”, (en realidad de fuerzas no conservativas, que en 4º eso no hemos definido), la energía mecánica permanece constante a lo largo del recorrido. En el inicio, “o”, toda la energía es cinética, mientras que en el punto más alto, donde se detiene el convoy la energía será potencial por completo.

Em₀=E_mf

Ec₀=Ep_f

1/2m·v_o²=m·g·H_f

H_f=1/2·(v_o²/g)=1/2·30²(m²/s²)/9,8m/s²=45,9 metros de altura

3. Queremos arrastrar un fardo pesado de 400 Kg por el suelo. Si nuestra fuerza es de 100 N, responde de forma justificada sobre la certeza o falsedad de las siguientes afirmaciones:

a. Es una fuerza muy pequeña para un peso tan grande. Nunca lo moveré.

b. A igual fuerza empleada, e igual desplazamiento, la cantidad de trabajo aumenta cuando el ángulo entre fuerza y desplazamiento se hace más pequeño.

c. Si empleo la misma fuerza y produzco el mismo desplazamiento, hago un mayor trabajo si tardo 10 segundos que si tardo 50 segundos.

[1 punto por cada una, justificada con criterios y expresiones de la física]

a) Para arrastrar un objeto por el suelo debemos vencer a la fuerza de rozamiento, no al peso. La fuerza de rozamiento puede ser proporcional al peso, pero no es igual al peso. En este caso será igual al peso multiplicado por el coeficiente de rozamiento. Por tanto es falsa.

b) Como el trabajo es Fuerza·desplazamiento·cos(ángulo); al disminuir el ángulo entre la fuerza y el desplazamiento, el valor del coseno aumenta, y el trabajo también. Por tanto es cierto.

c) Falso. Si vemos la respuesta b, en el trabajo no interviene la variable temporal. Haremos el mismo trabajo en más o menos tiempo. Lo que sí cambiaría sería la potencia empleada. Pero estaríamos hablando de otra magnitud, no del trabajo.

4. Un trozo metálico de 200 gramos de masa y Ce=760 J/KgºC, que estaba inicialmente a 100ºC se sumerge en agua fría a 10ºC. Si la mezcla termina 15ºC, y el Ce del agua es 4180 J/KgºC. ¿Qué cantidad de agua utilicé? [0,25 croquis incluyendo todas las variables y magnitudes que intervienen; 0,5 uso de unidades; 0,5 planteamiento de las ecuaciones a utilizar; 0,5 despeje a partir de las ecuaciones, antes de sustituir los datos numéricos en ellas; 0,5 resolución numérica].

El cuerpo caliente, el trozo metálico, cede calor al foco frío, el agua. LA mezcla termina a la temperatura de equilibrio 15ºC. Todo el calor que pierde el metal lo gana el agua.

Q_metal+Q_agua=0

M₁·Ce₁·(T_eq-T₁)+M₂·Ce₂·(T_eq-T₂)=0

M₂·Ce₂·(T_eq-T₂)=-M₁·Ce₁·(T_eq-T₁)

M₂=- M₁·Ce₁·(T_eq-T₁)/ Ce₂·(T_eq-T₂)=-0,2Kg·760J/KgºC·(15ºC-100ºC)/4180J/KgºC·(15ºC-10ºC)= 0,62 Kg

5. Un transformador de un portátil recoge 400 Julios de energía del enchufe al que está conectado. Si el rendimiento del aparato es del 20%, qué cantidad de energía entra al portátil y ¿qué ocurre con el resto de la energía? [0,25 aplica el concepto de rendimiento para calcular la cantidad pedida; 0,25 conoce el fin y forma de la energía “perdida”].

Sólo entrará el 20% de 400 J.

Planteamos la regla de tres

E=8000/100J=80J. Esta cantidad de energía pasa al portátil.

El resto, los 320 J se “pierden”. No desaparecen, está energía se transformará en su mayor parte en calor, lo que se comprueba sin más que poner la mano encima del transformador.