6 exemplos de preguntas sobre enerxía mecánica
Teorema de traballo-enerxía mecánica
1. Observa a seguinte imaxe do desprazamento do bloque! Supoña que g = 10 m/ s² . Se o coeficiente de fricción cinética entre o bloque e o chan é μ k = 0,5, entón o valor do desprazamento (s) do obxecto é ….
A. 5,00 m
B. 4,25 m
C. 3,00 m
D. 2,50 m
E. 2,00 m
Discusión
Sábese que :
Coeficiente de fricción cinética ( μ k) = 0,5
Masa do bloque (m) = 4 kg
Aceleración da gravidade (g) = 10 m/ s²
Peso do bloque (w) = mg = (4)(10) = 40 Newtons
Se o bloque está sobre unha superficie plana, entón a forza normal (N) = peso (w) = 40 Newtons.
Velocidade inicial ( v1 ) = 5 m/s
Velocidade final (v² ) = 0 m/s
Pregunta : desprazamento do(s) obxecto(s)?
Resposta :
O teorema da enerxía mecánica-traballo afirma que o traballo (W) realizado por unha forza non conservativa é igual á variación da enerxía mecánica do obxecto ou á enerxía mecánica final (EM2 ) , é dicir, á enerxía mecánica inicial (EM1 ) . A fricción cinética é unha forza non conservativa e a única forza non conservativa que actúa sobre o bloque é a forza de fricción cinética.
W = Δ EM
f k s = EM 2 – EM 1
Traballo realizado pola fricción cinética:
W = fks = ( μk )(N)(s) = (0,5)(40)(s) = 20 s
Cambios na enerxía mecánica:
Δ EM = EM 2 – EM 1 = (EK + EP) 2 – (EK + EP) 1
Un obxecto móvese sobre unha superficie plana e non experimenta un cambio de altura ( Δ h = 0), polo que non hai cambio na enerxía potencial gravitatoria ( Δ EP = EP 2 – EP 1 = 0). Polo tanto, os cambios na enerxía mecánica só implican cambios na enerxía cinética.
Δ EM = EK 2 – EK 1 = ½ mv 2 2 – ½ mv 1 2 = ½ m (v 2 2 – v 1 2 )
Δ EM = ½ (4)(0 2 – 5 2 ) = (2)(25) = 50
O desprazamento do bloque é:
W = Δ EM
20 segundos = 50
s = 50 / 20 = 2,5 metros
A resposta correcta é D.
Lei da conservación da enerxía mecánica
2. Os obxectos A e B teñen a mesma masa. O obxecto A cae desde unha altura de h metros e B cae desde 2 h metros. Se A golpea o chan cunha velocidade de vm/s, o obxecto B golpeará o chan cunha enerxía cinética de….
A. 2 mv²
B. mv 2
C. 3/4 mv²
D. 1/2 mv²
E. 1/4 mv²
Discusión
A velocidade final do obxecto B que cae libremente desde unha altura de 2 h é:
v² = 2 g (2h) = 4 gh
A enerxía cinética do obxecto B é:
EK B = ½ mv² = ½ m (4 gh) = 2 mgh —– Ecuación 1
A enerxía mecánica inicial do obxecto B é a enerxía potencial gravitacional = mg h. A enerxía mecánica final do obxecto B é a enerxía cinética = ½ mv².
Lei da conservación da enerxía mecánica :
mgh = ½ mv².
Dado que mgh = ½ mv² , podemos substituír mgh na ecuación 1 por ½ mv².
Enerxía cinética do obxecto B = 2 mgh = 2(½ mv² ) = mv²
A resposta correcta é B.
3. Observa a imaxe de abaixo! Un obxecto cae libremente desde unha altura de 20 m. Se a aceleración da gravidade é de 10 m/s, entón a velocidade do obxecto cando está a 15 m do chan é….
A. 2 m/s
B. 5 m/s
C. 10 m/s
D. 15 m/s
E. 20 m/s
Discusión
Enerxía mecánica final = enerxía mecánica inicial
A enerxía cinética do obxecto no punto 2 = redución da enerxía potencial gravitacional en 5 metros
½ mv² = mgh
½ v 2 = (10)(20-15)
½ v² = (10)(5)
½ v² = 50
v² = ( 2 )(50)
v2 = 100
v = 10 m/s
A resposta correcta é C.
4. Un bloque mantense na parte superior dun plano inclinado, como se mostra na figura. Cando se solta, o bloque deslízase sen fricción ao longo da pendente. A velocidade do bloque cando chega á parte inferior da pendente é…
B. 8 ms -1
C. 10 ms -1
D. 12 ms -1
E. 16 ms -1
Discusión
Enerxía mecánica inicial = enerxía potencial gravitacional = mgh = m (10)(5) = 50 m
Enerxía mecánica final = enerxía cinética = 1/2 mv²
A lei da conservación da enerxía mecánica afirma que a enerxía mecánica inicial = enerxía mecánica final.
EM o = EM t
50 m = 1/2 mV²
50 = 1/2 contra 2
2 (50) = v2
100 = v²
v = 10 m/s
A resposta correcta é C.
5. Un bloque cunha masa de m kg libérase desde unha altura de h metros sobre o chan, como se mostra na imaxe. A relación entre a enerxía potencial (EP) e a enerxía cinética (EK) cando está no punto M é….
A. 1:3 
B. 1:2
C. 2:1
D. 2:5
E. 3:7
Discusión
Enerxía potencial gravitatoria no punto M:
EP M = mg (0,3 h)
Enerxía cinética no punto M = redución da enerxía potencial gravitatoria en h - 0,3 h = 0,7 h
EK M = EP = mg (0,7 h)
A relación entre a enerxía potencial gravitatoria e a enerxía cinética no punto M é:
EP M : EK M
mg (0,3 h) : mg (0,7 h)
0,3: 0,7
3: 7
A resposta correcta é E.
6. Observa a imaxe do obxecto A caendo libremente desde o punto P de embaixo!
Se EP Q e EK Q son a enerxía potencial e a enerxía cinética no punto Q respectivamente (g = 10 m/s² ) , entón EP Q : EK Q é….
A. 16:9
B. 9:16
C. 3:2
D. 2:3
E. 2:1
Discusión
Enerxía potencial gravitatoria no punto Q:
EP Q = mgh = (m)(10)(1,8) = 18 m
Enerxía cinética no punto Q = redución da enerxía potencial gravitacional en 5-1,8 = 3,2 metros
EK Q = EP = mgh = m (10)(3,2) = 32 m
A relación entre a enerxía potencial gravitatoria e a enerxía cinética no punto Q é:
EP Q : EK Q
18 metros : 32 metros
18: 32
9: 16
Orixe da pregunta:
Preguntas de física do exame nacional para o bacharelato/instituto profesional
