6 ejemplos de preguntas sobre energía mecánica
Teorema del trabajo mecánico y la energía
1. Presta atención a la imagen. perpindahan ¡Bloquea de la siguiente manera! Supón g = 10 m/s2Si el coeficiente de fricción cinética entre el bloque y el suelo μk = 0,5, entonces el valor del desplazamiento del objeto (s) es ….
A. 5,00 m
B. 4,25 m
C. 3,00 m
D. 2,50 m
E. 2,00 m
Discusión
Es conocida :
Coeficiente de fricción cinética (μk) = 0,5
Masa del bloque (m) = 4 kg
Aceleración debida a la gravedad (g) = 10 m/s2
Peso del bloque (w) = mg = (4)(10) = 40 Newton
Si el bloque está sobre una superficie plana, entonces la fuerza normal (N) = peso (w) = 40 Newtons.
Velocidad inicial (v1) = 5 m/s
Velocidad final (v2) = 0 m/s
Preguntó ¿Desplazamiento del/de los objeto(s)?
Mandíbula :
El teorema del trabajo y la energía mecánica establece que el trabajo (W) realizado por una fuerza no conservativa es igual al cambio en la energía mecánica del objeto o a la energía mecánica final (EM).2) – energía mecánica inicial (EM)1La fricción cinética es una fuerza no conservativa y la única fuerza no conservativa que actúa sobre el bloque es la fricción cinética.
W = ΔEM
fk s = EM2 – EM1
Trabajo realizado por la fricción cinética:
W = fk s = (μk)(N)(s) = (0,5)(40)(s) = 20 s
Cambios en la energía mecánica:
ΔEM = EM2 – EM1 = (EK + EP)2 – (EK + EP)1
Los objetos se mueven sobre una superficie plana y no experimentan cambios de altura (Δh = 0) por lo que no hay cambio en la energía potencial gravitatoria (ΔEP = EP2 - EP1 = 0). Por lo tanto, el cambio en la energía mecánica solo implica el cambio en la energía cinética.
ΔEM = EK2 – EK1 = ½ mv22 – ½ mv12 = ½ m (v22 - v12)
ΔEM = ½ (4)(02 52) = (2)(25) = 50
El desplazamiento del bloque es:
W = ΔEM
20 s = 50
s = 50 / 20 = 2,5 metros
La respuesta correcta es D.
Ley de conservación de la energía mecánica
2. Los objetos A y B tienen la misma masa. El objeto A cae desde una altura de h metros y el objeto B cae desde 2h metros. Si A golpea el suelo con una velocidad de v m/s, entonces el objeto B golpeará el suelo con una energía cinética de…
A. 2 mv2
B. mv2
C. 3/4 mv2
D. 1/2 mv2
E. 1/4 mv2
Discusión
La velocidad final del objeto B que cae libremente desde una altura de 2h es:
v2 = 2 g (2h) = 4 gh
La energía cinética del objeto B es:
EKB = ½ mv2 = ½ m (4 gh) = 2 mgh —– Ecuación 1
La energía mecánica inicial del objeto B es energía potencial gravitatoria = mg h. La energía mecánica final del objeto B es energía cinética = ½ mv2.
Ley de conservación de la energía mecánica :
mgh = ½ mv2.
Karena mgh = ½ mv2 Entonces podemos reemplazar mgh en la ecuación 1 con ½ mv2.
Energía cinética del objeto B = 2 mgh = 2(½ mv2) = mv2
La respuesta correcta es B.
3. ¡Mira la imagen de abajo! Un objeto cae libremente desde una altura de 20 m. Si la aceleración debida a la gravedad es de 10 m/s², entonces la velocidad del objeto cuando está a 15 m sobre el suelo es…
A. 2 m/s
B. 5 m/s
C. 10 m/s
D. 15 m/s
E. 20 m/s
Discusión
Energía mecánica final = energía mecánica inicial
La energía cinética del objeto en el punto 2 = reducción de la energía potencial gravitatoria en 5 metros.
½ mv2 = mgh
½ v2 = (10)(20-15)
½ v2 = (10)(5)
½ v2 = 50
v2 = (2)(50)
v2 = 100
v = 10 m / s
La respuesta correcta es C.
4. Un bloque se mantiene en la parte superior de un plano inclinado, como se muestra en la figura. Al soltarlo, el bloque se desliza sin fricción a lo largo del plano inclinado. La velocidad del bloque cuando llega a la parte inferior del plano inclinado es…
B. 8 ms-1
C. 10 ms-1
D. 12 ms-1
E. 16 ms-1
Discusión
Energía mecánica inicial = energía potencial gravitatoria = mgh = m (10)(5) = 50 m
Energía mecánica final = energía cinética = 1/2 mv2
La ley de conservación de la energía mecánica establece que la energía mecánica inicial es igual a la energía mecánica final.
EMo = EMt
50 m = 1/2 mv2
50 = 1/2 v2
100 = v2
v = 10 m / s
La respuesta correcta es C.
5. Un bloque con una masa de m kg se suelta desde una altura de h metros sobre el suelo como se muestra en la figura. La relación entre la energía potencial (EP) y la energía cinética (EK) cuando se encuentra en el punto M es…
A. 1 : 3 
B. 1 : 2
C. 2 : 1
D. 2 : 5
E. 3 : 7
Discusión
Energía potencial gravitatoria en el punto M:
EPM = mg (0,3 h)
Energía cinética en el punto M = reducción de la energía potencial gravitatoria en h-0,3h = 0,7 h
EKM = EP = mg (0,7 h)
La relación entre la energía potencial gravitatoria y la energía cinética en el punto M es:
EPM : EKM
mg (0,3 h) : mg (0,7 h)
0,3: 0,7
3: 7
La respuesta correcta es E.
6. ¡Observa la imagen del objeto A cayendo libremente desde el punto P a continuación!
Si EPQ y EKQ cada una es la energía potencial y la energía cinética en el punto Q (g = 10 m/s2), luego EPQ : EKQ es….
A. 16 : 9
B. 9 : 16
C. 3 : 2
D. 2 : 3
E. 2 : 1
Discusión
Energía potencial gravitatoria en el punto Q:
EPQ = mgh = (m)(10)(1,8) = 18 m
Energía cinética en el punto Q = reducción de la energía potencial gravitatoria en 5-1,8 = 3,2 metros
EKQ = EP = mgh = m (10)(3,2) = 32 m
La relación entre la energía potencial gravitatoria y la energía cinética en el punto Q es:
EPQ : EKQ
18 m : 32 m
18: 32
9: 16
Fuente de la pregunta:
Preguntas del examen nacional de física para la escuela secundaria superior/escuela secundaria vocacional
