www.hverdugo.cl © - Ejercicios de fÃsica y matemática
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Energía mecánica y Caída Libre… y lanzamiento vertical hacia arriba<br />
Si no se dice otra cosa, no <strong>de</strong>be consi<strong>de</strong>rarse el efecto <strong>de</strong>l roce con el aire.<br />
1.- Un objeto <strong>de</strong> masa m cae libremente <strong>de</strong> cierta altura. ¿En qué lugar <strong>de</strong> la<br />
trayectoria será máxima la energía: cinética, potencial y total?, ¿y mínimas?<br />
2.- Se pue<strong>de</strong> afirmar que la energía potencial <strong>de</strong> un cuerpo <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> <strong>de</strong>l sistema<br />
<strong>de</strong> referencia que se escoja, estableciendo un nivel para U = 0 J, ¿se pue<strong>de</strong> <strong>de</strong>cir,<br />
también, que la energía cinética <strong>de</strong> un cuerpo <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> <strong>de</strong>l sistema <strong>de</strong> referencia que<br />
se escoja? Si es afirmativa su respuesta, dé un ejemplo que lo muestre <strong>cl</strong>aramente.<br />
3.- Si se consi<strong>de</strong>rara el efecto <strong>de</strong>l roce con el aire, en la caída <strong>de</strong> un cuerpo.<br />
¿Cómo se comportaría la energía mecánica a medida que cae? Refiérela a cada tipo<br />
<strong>de</strong> energía.<br />
4.- Si se <strong>de</strong>ja caer una pelota <strong>de</strong>s<strong>de</strong> cierta altura. Entonces ocurrirá que empezará<br />
a dar botes en el lugar que caiga y poco a poco irá alcanzando menos altura y<br />
finalmente se <strong>de</strong>tendrá. ¿Qué ocurre con la energía mecánica <strong>de</strong> la pelota en este<br />
caso?<br />
5.- Un globo aerostático está ascendiendo con cierta velocidad. Si mientras sube<br />
se suelta un objeto y este cae. ¿En qué lugar <strong>de</strong> la trayectoria, respecto al suelo, la<br />
energía potencial <strong>de</strong>l objeto será máxima?<br />
6.- Des<strong>de</strong> lo alto <strong>de</strong> un puente, que tiene 8 metros hasta el agua que circula bajo<br />
él, se <strong>de</strong>ja caer una piedra <strong>de</strong> 2 kg. Determine la energía potencial, cinética y total: a)<br />
antes <strong>de</strong> que la piedra caiga, b) al momento <strong>de</strong> impactar en el agua, c) cuándo aún le<br />
faltan 3 m por llegar al agua.<br />
7.- Un globo aerostático está en reposo a una altura <strong>de</strong> 120 m <strong>de</strong>l suelo. Un<br />
pasajero <strong>de</strong>l globo <strong>de</strong>ja caer un saco con arena, que sirve <strong>de</strong> contrapeso, <strong>de</strong> 20 kg.<br />
Determine la energía cinética, potencial y total <strong>de</strong>l saco, cuando: a) aún no cae, b) está<br />
llegando al suelo, c) le faltan 40 m por llegar al suelo, d) lleva una rapi<strong>de</strong>z <strong>de</strong> 20 m/s.<br />
8.- Un jugador <strong>de</strong> fútbol patéa una pelota, <strong>de</strong> 400 g <strong>de</strong> masa, y la arroja<br />
verticalmente hacia arriba con una velocidad <strong>de</strong> 16 m/s. Determine, con conceptos <strong>de</strong><br />
energía mecánica, la altura que alcanza.<br />
9.- Un arquero lanza, <strong>de</strong>s<strong>de</strong> el reposo, verticalmente hacia arriba una flecha <strong>de</strong> 50<br />
g. Si la flecha alcanza una altura <strong>de</strong> 50 m. Determine la energía cinética con que fue<br />
lanzada.<br />
10.- Una persona se ducha y sin darse cuenta <strong>de</strong>ja goteando la llave que está a 2 m<br />
<strong>de</strong> altura. Caen gotas a intervalos <strong>de</strong> 0,16 s. Si cada gota tiene una masa 0,02 g,<br />
<strong>de</strong>terminar la energía cinética <strong>de</strong> cada gota que cae, en el momento que la primera en<br />
caer está llegando al suelo.<br />
<br />
11.- Una pelota “saltarina”, <strong>de</strong> 1 kg se suelta <strong>de</strong>s<strong>de</strong> 2 m <strong>de</strong> altura y cae en una<br />
superficie plana y lisa. En el rebote con la superficie disipa el 10% <strong>de</strong> su energía<br />
mecánica, y así ocurre en los <strong>de</strong>más botes que da. Determine a qué altura llega la<br />
pelota luego <strong>de</strong>l cuarto rebote.<br />
12.- Un durazno tiene frutos que en promedio tienen masas <strong>de</strong> 150 g. Debido a que<br />
uno <strong>de</strong> ellos estaba muy maduro, cae hasta el suelo situado a 1,8 m. Determine la<br />
energía cinética al momento <strong>de</strong> llegar al suelo.<br />
13.- Un niño está jugando al famoso juego <strong>de</strong> la “payaya” y lanza, <strong>de</strong>s<strong>de</strong> el suelo,<br />
hacia arriba una pequeña piedra <strong>de</strong> 5 g <strong>de</strong> masa. La piedra alcanza una altura <strong>de</strong> 30<br />
cm sobre el suelo. Determine la energía cinética, potencial y total que tiene la piedra:<br />
a) al momento <strong>de</strong> ser arrojada, b) al llegar a la parte más alta.<br />
Hernán Verdugo Fabiani<br />
Profesor <strong>de</strong> Matemática y Física<br />
<strong>www</strong>.<strong>hverdugo</strong>.<strong>cl</strong><br />
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14.- Un mono, <strong>de</strong> unos 10 kg <strong>de</strong> masa, se <strong>de</strong>ja caer <strong>de</strong> una rama situada a cierta<br />
altura. Si llega al suelo con una energía cinética <strong>de</strong> 720 J. Determine: a) la velocidad<br />
con que llega al suelo, b) la altura <strong>de</strong>s<strong>de</strong> la que cae.<br />
15.- Un objeto <strong>de</strong> 2 kg cae <strong>de</strong>s<strong>de</strong> cierta altura y tarda 4 s en llegar al suelo.<br />
Determine la energía cinética, potencial y total en cada segundo <strong>de</strong> caída (<strong>de</strong>s<strong>de</strong> 0 a 4<br />
s).<br />
16.- Un joven lanza, verticalmente hacia arriba, una pelota <strong>de</strong> tenis, <strong>de</strong> 60 g. Si la<br />
pelota tarda 4 s en retornar al punto <strong>de</strong> partida. Determine la energía cinética,<br />
potencial y total al momento: a) <strong>de</strong> ser lanzada, b) <strong>de</strong> llegar al punto más alto.<br />
17.- Un niño <strong>de</strong> 40 kg, <strong>de</strong> 1,2 m <strong>de</strong> altura, está en el tercer piso <strong>de</strong> un edificio. Si<br />
cada piso tiene 3 m <strong>de</strong> altura. Determine la energía potencial <strong>de</strong>l niño respecto al suelo<br />
<strong>de</strong>l: a) primer piso, b) segundo piso, c) tercer piso, d) cuarto piso.<br />
18.- Un globo ascien<strong>de</strong> a una velocidad constante <strong>de</strong> 5 m/s. En un momento que se<br />
encuentra a 100 m <strong>de</strong> altura, respecto al suelo, se <strong>de</strong>ja caer, <strong>de</strong>s<strong>de</strong> el globo, un objeto<br />
<strong>de</strong> 5 kg. Determine: a) la energía potencial máxima que adquiere el objeto, respecto al<br />
suelo, b) la energía cinética que tiene el objeto al llegar al suelo.<br />
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Hernán Verdugo Fabiani<br />
Profesor <strong>de</strong> Matemática y Física<br />
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