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Ejercicios sobre energía, su utilización y transmisión

1. Indaga sobre la época en que se elaboraron las principales ideas acerca de la energía y sobre los científicos que las desarrollaron.

2. ¿Puede determinado cuerpo poseer energía cinética respecto a unos cuerpos y no poseerla respecto a otros? Argumenta tu respuesta.

3. ¿Puede determinado cuerpo poseer energía cinética respecto a unos cuerpos y no poseerla respecto a otros? Argumenta tu respuesta.

Comentario. Hay situaciones en que un objeto está en reposo respecto a otro y, a partir de determinado momento, uno de ellos, o los dos, adquiere cierta velocidad, poniendo así de manifiesto que poseían energía o capacidad para producir cambios, en forma latente o potencial. El caso más común de esto es el de un cuerpo que sostenemos a cierta altura sobre el suelo. Basta  con que lo soltemos para que adquiera cierta velocidad, e incluso se produzcan otros cambios, en el aire que lo circunda, en sí mismo y en el cuerpo con el que choca. Otro ejemplo de lo anterior es el de un arpón en una pistola de caza submarina que está lista para disparar.

4. Ilustra mediante ejemplos la realización de cambios a partir de la energía potencial de dos o más cuerpos.

5. ¿Puede un conjunto de dos o más cuerpos que no interactúan entre sí poseer energía potencial? Argumenta tu respuesta.

6. Un tipo de energía potencial es la energía potencial “gravitatoria”, es decir, debida a la gravedad. ¿De qué magnitudes depende dicha energía? Ilustra tus suposiciones mediante ejemplos de la vida. Planifica y lleva a cabo alguna actividad práctica a fin de apoyar dichas suposiciones.

7. Calcula las energías cinética respecto al suelo de: a)un ciclista común, b) un corredor de 100 m de alto rendimiento, c) un auto que se mueve por una carretera. Compara dichos valores de energía con el de una persona que camina normalmente.

8. Calcula la energía potencial gravitatoria de una persona que trabaja a cierta altura en un poste de la red eléctrica.

Comentario. Para resolver este ejercicio se debe estimar la altura del poste, la cual coincide con la altura a la que se encuentra la persona que trabaja.

9. Compara la energía potencial gravitatoria correspondiente a un cuerpo situado a cierta altura sobre la superficie de la Tierra, con dicha energía en caso que el cuerpo se encontrara a la misma altura sobre la superficie de la Luna.

10. Eleva un cuerpo a cierta altura sobre el suelo y luego déjalo caer. Determina el valor de su velocidad al llegar al suelo. Puntualiza las suposiciones que has tenido que hacer para resolver el problema. ¿Qué sucede con la energía al quedar el cuerpo en reposo en el suelo?

11. Sintetiza mediante un esquema la cadena de transformaciones de energía que tiene lugar en los siguientes casos: a) el ciclo del agua, b) la formación de vientos, c)la fotosíntesis de las plantas.

12. Analiza las siguientes situaciones y decide en cuáles se realiza trabajo: a) se lanza un bloque sobre la superficie de una mesa horizontal y al cabo de cierto tiempo se detiene; b) un bloque se encuentra en reposo apoyado sobre una mesa; c) se levanta una maleta desde el piso hasta cierta altura; d) se calienta un cuerpo a la llama de un mechero; e) la Tierra se mueve alrededor del Sol; f) un cuerpo está cayendo desde cierta altura; g)se golpea con un martillo un pedazo de metal y este eleva su temperatura; h)un bloque se mueve sobre una mesa horizontal sin fricción con velocidad constante; i)un cuerpo de metal colocado al sol eleva su temperatura; j)una maza choca con una pared y la destruye.

13. Experimental. Se lanza un bloque sobre una mesa horizontal y luego de recorrer cierta distancia se detiene. Auxiliándote de la ecuación W = F. d, determina la velocidad con que fue lanzado el bloque. Sugerencia: puedes de terminar la fuerza de fricción entre el bloque y la superficie de la mesa empleando un dinamómetro. Analiza las principales fuentes de error en el resultado obtenido ¿Pudiera emplearse un procedimiento similar para determinar la velocidad que llevaba un vehículo antes de frenar bruscamente?

14. Ilustra mediante una representación esquemática, la transmisión de energía que tiene lugar al poner en contacto dos cuerpos con diferentes temperaturas.

15. Experimental. Por medio de una banda de papel suspende un cilindro metálico. Coloca el cilindro así suspendido en la llama de una hornilla y observa lo que ocurre. Repite la experiencia, pero esta vez, utilizando un cilindro de madera. ¿Cómo se explica lo observado?

16. Determina en kcal, aproximadamente, la cantidad de energía que hace falta para: a) preparar una taza de café “instantáneo”, b) preparar un cubo con agua tibia. ¿Serán estas cantidades de energía iguales a las que en cada caso se ponen en juego en la hornilla? Argumenta tu respuesta.

17. Indaga acerca de las radiaciones que pueden resultar particularmente perjudiciales para la salud de los seres humanos y los efectos que ellas producen.

18. Determina la cantidad de energía que diariamente recibe cada metro cuadrado de suelo cubano en forma de radiación solar. Calcula a cuantos kilogramos de petróleo equivale dicha cantidad. (De cada kilogramo de petróleo pueden obtenerse alrededor de 48 000 000 J).

Dato útil. Considera que en Cuba, cada centímetro cuadrado de superficie horizontal de suelo recibe diariamente, como promedio, unos 1 800 J de energía en forma de radiación solar.

19. Hemos visto que la energía se transforma y se transmite de unos sistemas a otros, pero que se conserva. ¿Por qué entonces se habla de la necesidad de  “ahorrar energía”?

20. Propón una serie de medidas que contribuyan a “ahorrar” energía en la casa.