Física y Química · Práctica por tema
Ejercicios resueltos de Trabajo y energía
Trabaja los ejercicios en papel antes de abrir las soluciones. Si necesitas mirar la respuesta demasiado pronto, vuelve a la lección enlazada y repite después el problema sin ayuda.
Trabajo y potencia
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Ejercicio 1. Una fuerza de rozamiento constante de 4 N actúa contra un desplazamiento de 3 m. Calcula su trabajo.
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Pista: El ángulo es 180°.
Solución: W=4·3cos180°=−12 J; el signo indica extracción de energía mecánica del cuerpo en el modelo.
Ejercicio 2. Una máquina transfiere 6000 J en 30 s. Calcula su potencia media.
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Pista: Divide energía entre tiempo.
Solución: P=6000/30=200 W.
Ejercicio 3. Un proceso tiene rendimiento 80 % y debe entregar 400 J útiles. ¿Qué energía de entrada necesita?
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Pista: Despeja E_entrada=E_útil/η.
Solución: E_entrada=400/0,80=500 J. Los 100 J restantes son energía no útil para el objetivo definido.
Energía cinética, potencial y conservación
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Ejercicio 4. Una fuerza neta realiza 15 J sobre un cuerpo de 2 kg que parte a 1 m/s. Calcula la rapidez final.
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Pista: Suma el trabajo a la energía cinética inicial.
Solución: K_i=(1/2)·2·1²=1 J; K_f=16 J. Como K_f=v² para m=2, v=4 m/s.
Ejercicio 5. Elevar 3 kg desde h=2 m a h=7 m con g=9,8 cambia su potencial cuánto?
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Pista: Usa diferencia de alturas.
Solución: ΔU=mgΔh=3·9,8·5=147 J. El resultado no depende de dónde se haya situado el cero absoluto de altura.
Ejercicio 6. ¿Puede la energía potencial gravitatoria ser negativa con una referencia elegida?
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Pista: El cero de potencial es convencional.
Solución: Sí. Si se toma h=0 por encima del cuerpo, h y mgh pueden ser negativos. Lo físicamente relevante son diferencias y el balance total.
Fuerzas no conservativas y balance energético
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Ejercicio 7. Un cuerpo tiene 12 J de energía cinética y debe recorrer 4 m contra una fricción constante de 4 N, sin otras aportaciones. ¿Llega?
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Pista: Compara energía inicial y trabajo resistente requerido.
Solución: No. Se requerirían 16 J. Se detiene a d=12/4=3 m; un K_f=−4 J señalaría que la meta es inalcanzable.
Ejercicio 8. Se suministran 30 J externos a un cuerpo que gana 12 J de potencial y pierde 5 J por rozamiento. Si K_i=4 J, calcula K_f.
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Pista: Escribe el balance antes de despejar.
Solución: 4+30−5=K_f+12, por lo que K_f=17 J.
Ejercicio 9. Un bloque recorre 2 m por un plano con N=20 N y μ_k=0,10. Calcula trabajo de rozamiento.
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Pista: Usa distancia sobre el plano.
Solución: W_r=−0,10·20·2=−4 J. No se usa la altura vertical en lugar de la distancia de deslizamiento.
Cómo corregirte
- Marca con un símbolo distinto un error de concepto, uno de procedimiento y uno de cálculo.
- Repite sin mirar solo los problemas fallados; no vuelvas a empezar siempre desde el ejercicio 1.
- Antes de cerrar, revisa los errores frecuentes del tema y haz el test corto.