ACTIVIDADES A AÑADIR AL NIVEL PROPEDÉUTICO

1. Un coche que viaja a 50 km/h patina 15 m con los frenos aplicados. ¿Qué distancia patinará con los frenos aplicados cuando viaja a 150 km/h?

2. ¿Cuántos kilómetros por litro recorre un coche si su motor tiene un rendimiento del 25% y se encuentra que el contenido de energía de la gasolina es de 40000 J .

3. Un automóvil de 1000 kg gasta 7 litros de gasolina en recorrer 100 km con una velocidad de 120 km/h.
a) Si el poder calorífico de la gasolina es 10000 kcal/kg y su densidad es 0,7 kg/l, ¿qué cantidad de energía química ha transformado el coche en su desplazamiento?
b) ¿Qué energía cinética lleva el coche en su desplazamiento?
c) ¿Cuál es el rendimiento energético del proceso?
d) Si durante el recorrido el coche se encuentra a la misma altitud del punto de partida, ¿puede decirse que se ha violado el principio de conservación de la energía? En caso contrario, ¿donde está la energía?
e) Está claro que la gasolina ha desaparecido. ¿Se ha violado el principio de conservación de la masa?. En caso contrario, ¿dónde está la masa perdida?

4. Para llenar un depósito de 100 m3 de agua situado a 25 m de altura se emplea un motor de 20 kW cuya eficiencia es del 90%.
a) ¿Cuánto ha de aumentar la energía potencial del agua?
b) ¿Qué tiempo empleará el motor en subir esa cantidad de agua?

5. Una bombilla corriente de 100 W desprende tan sólo 17 W de energía en forma de luz. Calcula el rendimiento de la bombilla.
Pero las bombillas de bajo consumo son mucho más rentables a largo plazo, a pesar de su coste, que es mucho más elevado. Una bombilla de bajo consumo, de 20 W de potencia, produce la misma energía que la bombilla corriente anterior y dura unas cinco veces más. Calcula el rendimiento de estas bombillas.

6. Cuándo enchufamos un ventilador en una habitación, su motor realiza un trabajo sobre el aire. ¿En qué se convierte ese trabajo? ¿Qué ocurre con la temperatura de la habitación? ¿Qué estamos haciendo en realidad?

7. La potencia eléctrica contratada por una familia en su vivienda es de 5500 W.
Calcula las células solares que se necesitan para disponer de esa potencia a partir de la energía solar, así como la superficie que ocuparían, sabiendo que la energía solar media que llega a España es de 0,24 cal/cm2.min después de descontadas todas las pérdidas. Además una célula solar de 100 cm2 tiene un rendimiento de 20%.

8. Si lanzamos una pelota con velocidad v0 desde una altura h, demuestra que, independientemente de la dirección de la salida, llegará al suelo con una velocidad

¿Qué es lo que varará según la dirección del lanzamiento?

9. Supón que estás en un planeta en el que no hay atmósfera de ningún tipo y en el que existen unos materiales que permiten el desplazamiento sin que haya rozamiento.
a) ¿Será necesario usar energía para poner en movimiento, a una velocidad de 72 km/h, un tren cuya masa es de 10000 kg?
b) ¿Será necesaria energía para que el tren se mantenga en movimiento?
c) ¿Será necesaria energía para mantener un muelle estirado?

10. Las cataratas de Niágara tienen aproximadamente 50 m de altura y 800 m de anchura. El agua se mueve a 10 m/s y tiene una profundidad de 1 m en el momento de caer.
a) ¿Qué volumen de agua cae por las cataratas cada segundo?
b) ¿Cuál es el cambio de energía potencial de este volumen de agua?
c) Si esta energía potencial se convierte directamente en energía eléctrica, ¿qué potencia eléctrica se produciría?
d) La capacidad total de producción de potencia eléctrica de los Estados Unidos es aproximadamente de 5.1011 W, ¿qué porcentaje de esta potencia podría producirse si se aprovechara el 80% de la energía de las cataratas?

11. Para que un coche de 2000 kg pueda mantener una velocidad constante de 72 km/h debe realizarse trabajo contra las fuerzas disipativas a un ritmo de 9 kW.
a) ¿Cuánto valen las fuerzas dispativas?
b) El rendimiento de un motor de gasolina es tan sólo de un 20%, parte de la potencia se pierde en la transmisión y en los engranajes, y se necesita cierta potencia adicional para hacer funcionar las luces, el generador, la bomba de agua y otros accesorios. Por consiguiente, tan sólo un 12,5% de la energía obtenida al quemar gasolina se utiliza de hecho para mantener el coche en marcha, ¿qué distancia puede recorrer el coche a esa velocidad con un litro de gasolina que contiene 3,4.107 J de energía química?

12. En algunas zonas de una bahía canadiense, la diferencia de nivel entre la pleamar y la bajamar puede llegar hasta 17 m. La diferencia media de nivel en la bahía es de unos 4 m.. La bahía tiene unos 300 km de longitud y 65 km de ancho.
a) ¿Qué energía potencial gravitatoria se pierde cuando la bahía se vacía?
b) Supón que la mitad de esta energía pudiera transformarse en energía eléctrica cada vez que la bahía se vacía y cada vez que se llena. Aproximadamente hay dos pleamares y dos bajamares cada día. ¿Cuál sería la potencia eléctrica media generada'
c) Halla la razón de esta potencia a la potencia eléctrica consumida habitualmente en Canadá, que es de unos 2.1010 W.

13. Determina la potencia teórica de una central hidroeléctrica que funciona con un salto de agua de 200 m de desnivel y 40 m3/s de caudal.
¿Cuánta energía eléctrica puede producir la central en 24 horas de funcionamiento?

14. Tenemos una sustancia desconocida, de la cual queremos calcular su calor específico. Para ello, cogemos 200 g de dicha sustancia a temperatura ambiente de 250C y los mezclamos con 50 g de hielo a la temperatura de fusión. Aislamos el conjunto y lo dejamos en reposo hasta que la temperatura alcanza el equilibrio a 90C.
Calcula el calor específico de dicha sustancia.
Si repetimos el experimento, añadiendo 700 g de una segunda sustancia, también a temperatura ambiente, la temperatura final en este caso es de 200C. Calcula el calor específico de esta segunda sustancia.
La temperatura final, al añadir la segunda sustancia, ¿podría ser inferior a la del caso anterior? Razona la respuesta.

15. Actividad de investigación. ¿Qué crees que aporta más energía a tu organismo: Un vaso de café muy caliente o un helado.

16. Cuando un buen conductor es colocado en contacto con otro cuerpo cuya temperatura es más alta, el conductor transfiere energía:
a) Sin modificar su temperatura
b) Modificando su temperatura
c) Modificando su energía interna y su temperatura.

17. Un motor que tiene una potencia de 2 CV útiles agita 1 m3 de agua contenida en un bidón. Supongamos que todo el trabajo que realiza el motor se intercambia en forma de calor con el agua. Determina la variación de su temperatura al cabo de una hora de agitación.

18. El consumo medio de agua caliente en España es de 50 litros por persona y día. Compara el gasto que supone en una vivienda de una familia de 6 personas que disponen de un calentador eléctrico en un mes para dos posiciones del mando termostato: 36 y 60 0 respectivamente. Supondremos que el agua llega al calentador a una temperatura de 120C y que la energía eléctrica nos cuesta a razón de 15 pesetas cada kW.h.

19. Energía Hidroeléctrica de Navarra (EHN) es una empresa dedicada desde hace varios años a la elaboración del Mapa Eólico y Solar de Navarra por encargo del Gobierno Foral .Infórmate acerca de ese ambicioso plan y de su producción actual.

20. Todos los días, al caer la noche, se encienden en tu localidad x puntos de luz distribuidos por calles, parques y vías. Se trata del alumbrado público. Son farolas y apliques de la ciudad que con una potencia y, permanecen encendidas durante z horas al año.
Infórmate en tu ayuntamiento acerca de x, y, z. Y calcula el gasto por cada noche, por término medio, si cada kW.h lo suponemos facturado a 16 pesetas.