Preguntas Conceptuales
7.1 Trabajo
Dé un ejemplo de algo que consideremos trabajo en circunstancias cotidianas y que no sea trabajo en el sentido científico. ¿La energía se transfiere o cambia de forma en su ejemplo? En caso afirmativo, explique cómo se consigue esto sin realizar trabajo.
Dé un ejemplo de una situación en la que hay una fuerza y un desplazamiento, pero la fuerza no realiza ningún trabajo. Explique por qué no realiza trabajo.
Describa una situación en la que una fuerza se ejerce durante mucho tiempo, pero no realiza ningún trabajo. Explique.
Un cuerpo se mueve en un círculo a rapidez constante. ¿La fuerza centrípeta que acelera el cuerpo realiza algún trabajo? Explique.
Suponga que lanza una pelota hacia arriba y la atrapa cuando vuelve a la misma altura. ¿Cuánto trabajo realiza la fuerza gravitatoria sobre la pelota en todo su recorrido?
¿Por qué es más difícil hacer abdominales sobre una tabla inclinada que sobre una superficie horizontal? (Vea a continuación).
De joven, Tarzán trepó por una liana para llegar a su casa del árbol. Cuando se hizo mayor, decidió construir y utilizar una escalera en su lugar. Dado que el trabajo de la fuerza gravitatoria mg es independiente de la trayectoria, ¿qué ganaba el rey de los monos al utilizar las escaleras?
7.2 Energía cinética
Una partícula de m tiene una velocidad de ¿Está su energía cinética dada por Si no es así, ¿cuál es la expresión correcta?
Una partícula tiene masa m y una segunda partícula tiene masa 2m. La segunda partícula se mueve con rapidez v y la primera con rapidez 2v. ¿Cómo se comparan sus energías cinéticas?
Una persona deja caer un guijarro de masa desde una altura h, y golpea el suelo con una energía cinética K. La persona deja caer otro guijarro de masa desde una altura de 2h, y golpea el suelo con la misma energía cinética K. ¿Cómo se comparan las masas de los guijarros?
7.3 Teorema de trabajo-energía
La persona que se muestra a continuación ejerce trabajo sobre el cortacésped. ¿En qué condiciones el cortacésped ganaría energía de la persona que lo empuja? ¿En qué condiciones perdería energía?
El trabajo realizado sobre un sistema aporta energía al mismo. El trabajo realizado por un sistema le quita energía. Dé un ejemplo para cada afirmación.
Dos canicas de masas m y 2m se dejan caer desde una altura h. Compare sus energías cinéticas cuando llegan al suelo.
Compare el trabajo necesario para acelerar un auto de 2.000 kg de masa de 30,0 a 40,0 km/h con el necesario para una aceleración de 50,0 a 60,0 km/h.
Supongamos que está trotando a velocidad constante. ¿Está ejerciendo un trabajo en el ambiente y viceversa?
Dos fuerzas actúan para duplicar la rapidez de una partícula que se mueve inicialmente con una energía cinética de 1 J. Una de las fuerzas realiza 4 J de trabajo. ¿Cuánto trabajo hace la otra fuerza?
7.4 Potencia
La mayoría de los aparatos eléctricos están clasificados en vatios. ¿Depende esta clasificación del tiempo que esté encendido el aparato? (Cuando está apagado, es un dispositivo de cero vatios). Explique en términos de la definición de potencia.
Explique, en términos de la definición de potencia, por qué el consumo de energía se indica a veces en kilovatios-hora en lugar de julios. ¿Cuál es la relación entre estas dos unidades de energía?
Una chispa de electricidad estática, como la que puede recibir de un pomo de la puerta en un día frío y seco, puede llevar unos cientos de vatios de potencia. Explique por qué no lo lastima dicha chispa.
¿Depende el trabajo realizado al levantar un objeto de que tan rápido este es levantado? ¿Depende la potencia gastada de la rapidez con la que se levanta?
¿Cómo puede una bombilla de 50 W consumir más energía que un horno de 1.000 W?