A través de la resolución de estos ejercicios interactivos, podremos profundizar en la comprensión de conceptos clave como la energía cinética, la energía potencial, el trabajo realizado por fuerzas conservativas y no conservativas, así como también la aplicación de la ley de la conservación de la energía.

1

Un objeto de masa m se deja caer desde una altura h. Si no se considera la fricción, los valores de las energía potencial y cinética en la altura h son...

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Solución

1La energía total de un sistema sin fricción es

donde

 

2Como no se imprime velocidad al objeto, su velocidad inicial es cero, de donde se tiene que

2

Se deja caer un objeto de masa m desde una altura h, hasta que choca con el piso con velocidad . Si se desprecia la fricción, entonces se cumple...

Selecciona una respuesta.

Solución

1De la ley de la conservación de la energía se cumple

 

2Como no se imprime velocidad al objeto, su velocidad inicial es cero y como choca con el piso su altura final también es cero, de donde se tiene que

3

Una bola de demolición de 50 kg se impulsa lateralmente hasta que queda por arriba de su posición más baja. Si la velocidad en su punto más bajo es de 6 m/s y se desprecia la fricción, la altura a la que debe soltarse la bola de demolición es...

Selecciona una respuesta.

Solución

Conservacion de la energia sin friccion

 

1Por la conservación de la energía, la energía total en los puntos inicial y final es la misma

 

2En el punto inicial, la velocidad es cero y la altura h es deconocida. En el punto final, la altura es cero y la velocidad es de 6 m/s. Sustituimos los datos en la ecuación anterior

 

3Despejamos la altura y se obtiene

4

Un objeto de 10 kg se suelta desde una altura de 15 m. Si se desprecia la fricción del aire, la velocidad de choque con el suelo es...

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Solución

1Por la conservación de la energía, la energía total en los puntos inicial y final es la misma

 

2En el punto inicial, la velocidad es cero y la altura es 15 m. En el punto final, la altura es cero y no conocemos la velocidad. Sustituimos los datos en la ecuación anterior

 

3Despejamos la velocidad final y se obtiene

5

Un objeto de 7 kg se lanza a 2 m/s desde una altura de 10 m. Si se desprecia la fricción del aire, la velocidad de choque con el suelo es...

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Solución

1Por la conservación de la energía, la energía total en los puntos inicial y final es la misma

 

2En el punto inicial, la velocidad no es cero y la altura es 10 m. En el punto final, la altura es cero y no conocemos la velocidad. Sustituimos los datos en la ecuación anterior

 

3Despejamos la velocidad final y se obtiene

6

Un objeto de 2 kg se lanza hacia arriba y alcanza una altura de 5 m. La velocidad inicial con la que se lanza el objeto es...

Selecciona una respuesta.

Solución

1Por la conservación de la energía, la energía total en los puntos inicial y final es la misma

 

2En el punto final, la velocidad es cero y la altura es 5 m. En el punto inicial, la altura es cero y no conocemos la velocidad. Sustituimos los datos en la ecuación anterior

 

3Despejamos la velocidad inicial y se obtiene

7

Un objeto esférico de 5 kg se desliza por una pendiente de 7 metros de altura. Si desde el punto más alto inicia su descenso a 1.5 m/s, su velocidad en el punto más bajo es...

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Solución

1Por la conservación de la energía, la energía total en los puntos inicial y final es la misma

 

2En el punto final, la masa es 5 kg, la altura es cero y no conocemos la velocidad. En el punto inicial, la altura es 7 m y la velocidad es 1.5 m/s. Sustituimos los datos en la ecuación anterior

 

3Despejamos la velocidad final y se obtiene

8

Un bloque de 10 kg descansa sobre un plano inclinado de 9 m de longitud y de inclinación. Si la velocidad al pie del plano inclinado es de 9 m/s, el coeficiente de fricción cinética es...

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Solución

1 Dibujamos el diagrama de equilibrio

Coeficiente de friccion en conservacion de energia

 

2Escribimos la ecuación de la conservación de la energía en términos generales

 

3Como y , la ecuación de la conservación de la energía en términos generales se reduce a

 

4Calculamos la altura inicial

 

5Calculamos la fuerza normal. Del diagrama de cuerpo libre se tiene


 

6entonces, la fuerza de fricción se expresa

 

7 Sustituimos en la ecuación de conservación de la energía

 

8Despejando el coeficiente de fricción cinética, se obtiene

9

Un trineo de 50 kg descansa sobre un plano inclinado de 150 m de longitud y de inclinación. Si , la energía total en el punto más bajo es...

Selecciona una respuesta.

Solución

1 Dibujamos el diagrama de equilibrio

Energia total en el punto mas bajo

 

2Escribimos la ecuación de la energía total

 

3Como , la ecuación de la energía se reduce a

 

4Calculamos la altura inicial

 

5 Sustituimos en la ecuación de la energía

 

6Por la conservación de la energía, la energía en el púnto más bajo es

10

Un ciclista en su bicicleta tienen juntos una masa de 70 kg y parten del reposo en la cumbre de una pendiente de de inclinación. Si , encuentra la distancia que habrá recorrido el carro cuando su velocidad alcance 13 m/s...

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Solución

1 Dibujamos el diagrama de equilibrio

Energia y friccion 2

 

2Escribimos la ecuación de la conservación de la energía en términos generales

 

3 Sustituimos en la ecuación de conservación de la energía

 

4Despejando las alturas, se obtiene

 

5Calculamos la distancia recorrida

Si tienes dudas puedes consultar ejercicios resueltos del tema.

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gaspar

Gaspar

Soy matemático y es un placer poder compartir mi gusto por las matemáticas.