SOLUCIÓN EXAMEN 4ºESO ENERGÍA Y CALOR

1. Un objeto de 400 gramos de masa se desliza ladera debajo de una rampa helada en la que apenas hay rozamiento. Sabiendo que cae desde 40 metros de desnivel, y que al comienzo no tiene velocidad, ¿con qué velocidad llega al final de la rampa? [Dibujo esquemático con los datos 0,5; Plantea ecuaciones antes de sustituir datos 0,25; uso de unidades en cálculos 0,25; Ecuaciones para calcular planteadas correctas 0,5; Cálculo correcto de la velocidad 0,5]

2. Si el objeto del ejercicio 1, al llegar al final de la rampa, se encuentra con una zona arenosa con la fricciona hasta el punto de frenar en 20 metros, ¿cuál es el valor del coeficiente de rozamiento? [Dibujo esquemático con los datos 0,25; Plantea ecuaciones antes de sustituir datos 0,5; uso de unidades en cálculos 0,25; Ecuaciones para calcular correctas 0,5; Cálculo correcto del coeficiente 0,5]

Seguimos haciendo uso del dibujo del ejercicio anterior.
En el punto C, el objeto no tienen energía, la ha perdido por el camino consumida por el rozamiento. En el punto C no hay energía cinética al estar parado, y tampoco potencial al estar a ras del suelo. Por tanto EtC=0J. Planteamos el principio de conservación de la energía entre A y C.



3. ¿Por qué las siguientes afirmaciones son falsas? [0,25 por razonamiento correcto y si es así 0,25 más si hace uso de vocabulario y expresiones propias de la física]

a. Hemos calentado la cazuela llena de agua, y ahora el agua tiene mucho calor.
b. La fuerza de rozamiento que hace un trabajo de -100J hace menos trabajo que otra fuerza que hace un trabajo de +100 J.
c. En el recibo de la luz figura la energía consumida en Kw.
d. El viento es aire que posee energía potencial.

a: El calor es energía en tránsito y no se posee. El agua tendrá más temperatura.
b: Los dos trabajos son iguales. Uno hace que aumente la energía del objeto o sistema, y el otro que disminuya, de ahí el signo.
c: Kw es la potencia instalada. La energía consumida, tal como se deduce de la definición de energía, será potencia x tiempo, que en el caso del recibo es Kw•h.
d: El viento es aire en movimiento, por tanto cinética.

4. Juan sube dos fardos muy pesados de arena desde el suelo hasta el 2º piso a través de la escalera. Pedro, más inteligente, sube otros dos pero con ayuda de un elevador a través de la ventana. En ausencia de rozamientos, ¿Cuál de los dos hace un trabajo mayor? [0,5 respuesta correcta; y 0,5 más si hace uso de vocabulario y expresiones propias de la física]

Es el mismo trabajo, lo que ocurrirá probablemente será que la máquina tarde menos ya que tiene más potencia. El trabajo es el mismo ya que en ausencia de rozamiento, se va a emplear en aumentar la energía potencial de los fardos, (al ganar altura), y como el desnivel es el mismo el trabajo lo será.

5. Cuando cruzamos un puente tendido sobre la carretera, en el pavimento existen a veces dos vigas metálicas dispuestas como si fueran cremalleras. ¿Por qué? [0,5 respuesta correcta; y 0,5 0,5 más si hace uso de vocabulario y expresiones propias de la física]

Son juntas de dilatación, para compensar el aumento de tamaño en los días calurosos del verano y las contracciones de los fríos días invernales.

6. Calcular en calorías y en julios el calor necesario para calentar 200 gramos de hielo a -10ºC hasta convertirlos en agua líquida a 50ºC. Datos: Cehielo=0,47 cal/(gºC), Ceagua=1cal/(gºC), Lf=79,9 cal/g. [Dibujo esquemático con los datos 0,25; Plantea ecuaciones antes de sustituir datos 02,5; uso de unidades en cálculos 0,25; cambio de unidades J a cal 0,25; Ecuaciones para calcular correctas 0,5; Cálculo correcto del calor 0,5]
El calor se suministra en tres etapas, la primera calienta el hielo hasta 0ºC, la segunda funde el hielo a esa temperatura, y la tercera, se eleva la temperatura del agua líquida desde 0ºC hasta 50ºC.