En una clase de física de un colegio de Tucumán se repasan las unidades del Sistema Internacional antes de un trabajo práctico.
¿A qué equivale 1 joule (J), unidad de trabajo y energía?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: C)1 N·m
💡 Explicación
El trabajo mecánico se define como W = F·d·cos θ. Con F en newtons y d en metros, la unidad es N·m, llamada joule. También puede escribirse 1 J = 1 kg·m²/s² y 1 J = 1 W·s, lo que conecta la energía con la potencia y el tiempo.
Ver respuesta
Respuesta correcta: C)1 N·m
A)1 N/mIncorrecto. N/m es la unidad de la constante elástica de un resorte, que divide en lugar de multiplicar.
B)1 W/sIncorrecto. el watt ya es J/s; dividir otra vez por segundo no da energía. La relación correcta es 1 J = 1 W·s.
C)1 N·mCorrecto. el trabajo es fuerza por desplazamiento, así que 1 J es el trabajo de 1 N a lo largo de 1 m.
D)1 kg·m/sIncorrecto. kg·m/s es la unidad de cantidad de movimiento, no de energía; a la energía le corresponde kg·m²/s².
💡 Explicación
El trabajo mecánico se define como W = F·d·cos θ. Con F en newtons y d en metros, la unidad es N·m, llamada joule. También puede escribirse 1 J = 1 kg·m²/s² y 1 J = 1 W·s, lo que conecta la energía con la potencia y el tiempo.
Pregunta 2
Pregunta 2 · D4Bloom: Remember
Un ciclista entrena en el Rosedal de Palermo y quiere calcular la energía asociada a su movimiento.
¿Qué expresión permite calcular la energía cinética de un cuerpo de masa m y rapidez v?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: B)E_c = ½·m·v²
💡 Explicación
La energía cinética es E_c = ½·m·v². Sus unidades son kg·(m/s)² = kg·m²/s² = J. Como depende de v², si el ciclista duplica su rapidez su energía cinética se cuadruplica, algo clave para entender por qué los choques a alta velocidad son tanto más graves.
Ver respuesta
Respuesta correcta: B)E_c = ½·m·v²
A)E_c = m·g·hIncorrecto. esa es la energía potencial gravitatoria, que depende de la altura y no de la rapidez.
B)E_c = ½·m·v²Correcto. la energía cinética crece con el cuadrado de la rapidez y es proporcional a la masa, con el factor ½ que surge del teorema trabajo-energía.
C)E_c = m·vIncorrecto. m·v es la cantidad de movimiento, una magnitud vectorial distinta de la energía.
D)E_c = ½·m·vIncorrecto. le falta elevar la rapidez al cuadrado; sin el cuadrado las unidades no dan joules.
💡 Explicación
La energía cinética es E_c = ½·m·v². Sus unidades son kg·(m/s)² = kg·m²/s² = J. Como depende de v², si el ciclista duplica su rapidez su energía cinética se cuadruplica, algo clave para entender por qué los choques a alta velocidad son tanto más graves.
Pregunta 3
Pregunta 3 · D4Bloom: Understand
Una vecina de Mar del Plata lleva una bolsa de compras de 5 kg caminando por la costanera horizontal a velocidad constante.
¿Cuánto trabajo realiza la fuerza vertical con que la vecina sostiene la bolsa durante ese tramo horizontal?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: B)Cero, porque la fuerza es perpendicular al desplazamiento
💡 Explicación
En física, una fuerza solo realiza trabajo si tiene componente a lo largo del desplazamiento. Aquí la fuerza es vertical y el desplazamiento horizontal: cos 90° = 0. La energía cinética y la potencial de la bolsa no cambian, coherente con trabajo nulo. El cansancio se explica por la energía que el cuerpo gasta en mantener los músculos contraídos.
Ver respuesta
Respuesta correcta: B)Cero, porque la fuerza es perpendicular al desplazamiento
A)49 J por cada metro recorridoIncorrecto. multiplicaste el peso (49 N) por la distancia como si la fuerza apuntara en la dirección del movimiento.
B)Cero, porque la fuerza es perpendicular al desplazamientoCorrecto. W = F·d·cos 90° = 0: la fuerza vertical no tiene componente en la dirección del desplazamiento horizontal.
C)Un trabajo negativo, porque el peso tira hacia abajoIncorrecto. el peso también es perpendicular al desplazamiento horizontal y tampoco hace trabajo.
D)Depende de cuánto se canse la vecinaIncorrecto. el cansancio refleja energía química consumida por los músculos, no el trabajo mecánico sobre la bolsa.
💡 Explicación
En física, una fuerza solo realiza trabajo si tiene componente a lo largo del desplazamiento. Aquí la fuerza es vertical y el desplazamiento horizontal: cos 90° = 0. La energía cinética y la potencial de la bolsa no cambian, coherente con trabajo nulo. El cansancio se explica por la energía que el cuerpo gasta en mantener los músculos contraídos.
Pregunta 4
Pregunta 4 · D4Bloom: Understand
La central hidroeléctrica El Chocón, en el límite entre Neuquén y Río Negro, aprovecha el agua del embalse para generar electricidad.
¿Cuál es la secuencia principal de transformaciones de energía en la central?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: A)Potencial gravitatoria del agua → cinética del agua → cinética de la turbina → eléctrica
💡 Explicación
En una hidroeléctrica el agua almacenada en altura tiene energía potencial m·g·h. Al descender por los conductos se transforma en energía cinética, que impulsa las turbinas. El generador acoplado al eje transforma la energía mecánica de rotación en eléctrica por inducción electromagnética. Parte de la energía se disipa como calor y sonido.
Ver respuesta
Respuesta correcta: A)Potencial gravitatoria del agua → cinética del agua → cinética de la turbina → eléctrica
A)Potencial gravitatoria del agua → cinética del agua → cinética de la turbina → eléctricaCorrecto. el agua cae desde el embalse ganando rapidez, mueve la turbina y el generador convierte esa rotación en energía eléctrica.
B)Química del agua → térmica → eléctricaIncorrecto. describe una central térmica que quema combustible; en la hidroeléctrica el agua no reacciona químicamente.
C)Eléctrica → potencial gravitatoria → cinéticaIncorrecto. invierte el sentido: la central produce energía eléctrica, no la consume para elevar el agua.
D)Nuclear → térmica → eléctricaIncorrecto. corresponde a centrales como Atucha o Embalse, que usan fisión nuclear, no la caída del agua.
💡 Explicación
En una hidroeléctrica el agua almacenada en altura tiene energía potencial m·g·h. Al descender por los conductos se transforma en energía cinética, que impulsa las turbinas. El generador acoplado al eje transforma la energía mecánica de rotación en eléctrica por inducción electromagnética. Parte de la energía se disipa como calor y sonido.
Pregunta 5
Pregunta 5 · D6Bloom: Apply
En el Aeroparque Jorge Newbery, un pasajero tira de una valija con una fuerza de 50 N mediante una manija que forma 60° con el piso, y la desplaza 10 m en línea recta.
¿Cuánto trabajo realiza la fuerza del pasajero?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: C)250 J
💡 Explicación
El trabajo de una fuerza constante es W = F·d·cos θ, donde θ es el ángulo entre la fuerza y el desplazamiento. La componente útil es 50·cos 60° = 25 N, y 25 N·10 m = 250 J. La componente vertical (≈ 43,3 N) aliviana el peso sobre las ruedas pero no hace trabajo.
Ver respuesta
Respuesta correcta: C)250 J
A)500 JIncorrecto. usaste W = F·d sin el coseno; solo la componente horizontal de la fuerza (25 N) hace trabajo.
B)433 JIncorrecto. usaste sen 60° en lugar de cos 60°; el seno da la componente vertical, que no hace trabajo en un desplazamiento horizontal.
C)250 JCorrecto. W = F·d·cos 60° = 50·10·0,5 = 250 J.
D)5 JIncorrecto. dividiste la fuerza por la distancia (50/10); el trabajo es el producto de fuerza por desplazamiento.
💡 Explicación
El trabajo de una fuerza constante es W = F·d·cos θ, donde θ es el ángulo entre la fuerza y el desplazamiento. La componente útil es 50·cos 60° = 25 N, y 25 N·10 m = 250 J. La componente vertical (≈ 43,3 N) aliviana el peso sobre las ruedas pero no hace trabajo.
Pregunta 6
Pregunta 6 · D6Bloom: Apply
Un auto de 1000 kg circula a 20 m/s (72 km/h) por la avenida General Paz.
¿Cuál es su energía cinética?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: B)200 000 J
💡 Explicación
E_c = ½·m·v² = 0,5·1000 kg·(20 m/s)² = 200 000 J = 200 kJ. Esa es la energía que los frenos deben disipar como calor para detener el auto. Si circulara a 40 m/s, la energía sería cuatro veces mayor (800 kJ).
Ver respuesta
Respuesta correcta: B)200 000 J
A)400 000 JIncorrecto. olvidaste el factor ½ de la fórmula: 1000·400 = 400 000 J.
C)10 000 JIncorrecto. no elevaste la velocidad al cuadrado: ½·1000·20 = 10 000.
D)20 000 JIncorrecto. calculaste la cantidad de movimiento m·v = 20 000 kg·m/s, que no es energía.
💡 Explicación
E_c = ½·m·v² = 0,5·1000 kg·(20 m/s)² = 200 000 J = 200 kJ. Esa es la energía que los frenos deben disipar como calor para detener el auto. Si circulara a 40 m/s, la energía sería cuatro veces mayor (800 kJ).
Pregunta 7
Pregunta 7 · D6Bloom: Apply
En un depósito de Córdoba, una operaria sube una caja de 15 kg desde el piso hasta un estante a 4 m de altura.
¿Cuánto aumenta la energía potencial gravitatoria de la caja? (g = 9,8 m/s²)
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: B)588 J
💡 Explicación
La energía potencial gravitatoria cerca de la superficie es E_p = m·g·h. El aumento al subir 4 m es 15·9,8·4 = 588 J. Ese valor también es el trabajo mínimo que la operaria debe hacer contra el peso si sube la caja sin acelerarla.
Ver respuesta
Respuesta correcta: B)588 J
A)60 JIncorrecto. multiplicaste masa por altura (15·4) y omitiste g, así que el resultado no está en joules.
B)588 JCorrecto. ΔE_p = m·g·h = 15·9,8·4 = 588 J.
C)36,75 JIncorrecto. dividiste por la altura (15·9,8/4) en lugar de multiplicar por ella.
D)147 JIncorrecto. calculaste solo el peso de la caja (15·9,8 = 147 N), que es una fuerza, no una energía.
💡 Explicación
La energía potencial gravitatoria cerca de la superficie es E_p = m·g·h. El aumento al subir 4 m es 15·9,8·4 = 588 J. Ese valor también es el trabajo mínimo que la operaria debe hacer contra el peso si sube la caja sin acelerarla.
Pregunta 8
Pregunta 8 · D6Bloom: Apply
En un experimento en el Planetario de Buenos Aires se deja caer una pelota desde 5 m de altura; la resistencia del aire es despreciable.
¿Con qué rapidez llega la pelota al suelo? (g = 9,8 m/s²)
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: A)Aproximadamente 9,9 m/s
💡 Explicación
Si no hay rozamiento, la energía mecánica se conserva: E_p arriba = E_c abajo. m·g·h = ½·m·v² ⇒ v = √(2·g·h) = √(2·9,8·5) = √98 ≈ 9,9 m/s. La masa se simplifica: una pelota más pesada llega con la misma rapidez.
Ver respuesta
Respuesta correcta: A)Aproximadamente 9,9 m/s
A)Aproximadamente 9,9 m/sCorrecto. por conservación m·g·h = ½·m·v², así que v = √(2·9,8·5) = √98 ≈ 9,9 m/s.
B)49 m/sIncorrecto. calculaste g·h = 49 y olvidaste tomar la raíz cuadrada (y el factor 2).
C)Aproximadamente 7,0 m/sIncorrecto. usaste v = √(g·h) = √49, sin el factor 2 que proviene del ½ de la energía cinética.
D)98 m/sIncorrecto. calculaste 2·g·h = 98, que es v², y olvidaste tomar la raíz cuadrada.
💡 Explicación
Si no hay rozamiento, la energía mecánica se conserva: E_p arriba = E_c abajo. m·g·h = ½·m·v² ⇒ v = √(2·g·h) = √(2·9,8·5) = √98 ≈ 9,9 m/s. La masa se simplifica: una pelota más pesada llega con la misma rapidez.
Pregunta 9
Pregunta 9 · D6Bloom: Apply
El montacargas de un edificio en construcción en Rosario eleva 500 kg de ladrillos a 20 m de altura en 25 s, a velocidad constante.
¿Qué potencia útil desarrolla el montacargas? (g = 9,8 m/s²)
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: D)3920 W
💡 Explicación
La potencia es la rapidez con que se realiza trabajo: P = W/t. Elevar los ladrillos requiere W = m·g·h = 500·9,8·20 = 98 000 J. En 25 s: P = 3920 W ≈ 3,9 kW. Si el mismo trabajo se hiciera en la mitad de tiempo, la potencia sería el doble.
Ver respuesta
Respuesta correcta: D)3920 W
A)98 000 WIncorrecto. calculaste el trabajo (98 000 J) pero no dividiste por el tiempo de 25 s.
B)400 WIncorrecto. omitiste g: 500·20/25 = 400 da kg·m/s, no watts.
C)2 450 000 WIncorrecto. multiplicaste el trabajo por el tiempo en lugar de dividir; la potencia es trabajo por unidad de tiempo.
D)3920 WCorrecto. P = m·g·h / t = 500·9,8·20 / 25 = 98 000 J / 25 s = 3920 W.
💡 Explicación
La potencia es la rapidez con que se realiza trabajo: P = W/t. Elevar los ladrillos requiere W = m·g·h = 500·9,8·20 = 98 000 J. En 25 s: P = 3920 W ≈ 3,9 kW. Si el mismo trabajo se hiciera en la mitad de tiempo, la potencia sería el doble.
Pregunta 10
Pregunta 10 · D6Bloom: Apply
En una casa de Bahía Blanca se usa una estufa eléctrica de 2000 W durante 3 horas por día, todos los días de un mes de 30 días. La distribuidora cobra $150 por kWh.
¿Cuánto cuesta en pesos argentinos la energía que consume la estufa en ese mes?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: C)$27 000
💡 Explicación
La energía eléctrica se factura en kWh, que es potencia por tiempo: 1 kWh = 1000 W durante 1 h = 3,6 MJ. La estufa consume 2 kW·3 h = 6 kWh por día, y 6·30 = 180 kWh por mes. Con $150/kWh, el costo es 180·150 = $27 000. Reducir horas de uso o mejorar el aislamiento reduce la factura.
Ver respuesta
Respuesta correcta: C)$27 000
A)$27 000 000Incorrecto. multiplicaste 2000 W sin convertir a kW: el precio está dado por kWh, así que hay que dividir los Wh por 1000.
B)$900Incorrecto. calculaste el costo de un solo día (2·3·150) y olvidaste multiplicar por los 30 días.
C)$27 000Correcto. E = 2 kW·3 h·30 = 180 kWh y 180·150 = 27 000 pesos.
D)$9000Incorrecto. usaste solo 1 hora por día (2·30·150); la estufa funciona 3 horas diarias.
💡 Explicación
La energía eléctrica se factura en kWh, que es potencia por tiempo: 1 kWh = 1000 W durante 1 h = 3,6 MJ. La estufa consume 2 kW·3 h = 6 kWh por día, y 6·30 = 180 kWh por mes. Con $150/kWh, el costo es 180·150 = $27 000. Reducir horas de uso o mejorar el aislamiento reduce la factura.
Pregunta 11
Pregunta 11 · D8Bloom: Analyze
Un motor eléctrico de una grúa portuaria en Zárate consume 1500 W de la red y eleva una carga de 100 kg a velocidad constante de 1 m/s.
¿Cuál es el rendimiento del motor? (g = 9,8 m/s²)
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: A)Aproximadamente 65,3 %
💡 Explicación
El rendimiento compara la potencia útil con la consumida: η = P_útil/P_consumida. Para elevar a velocidad constante, P_útil = F·v = m·g·v = 980 W. Entonces η = 980/1500 ≈ 65,3 %. Los 520 W restantes se disipan en el bobinado (efecto Joule), en rozamientos y como ruido.
B)Aproximadamente 153 %Incorrecto. dividiste la potencia consumida por la útil (1500/980); un rendimiento mayor que 100 % violaría la conservación de la energía.
C)Aproximadamente 6,7 %Incorrecto. usaste la masa (100) en lugar de la potencia útil: faltó multiplicar por g y por v.
D)100 %Incorrecto. supone que no hay pérdidas, pero el motor disipa 1500 − 980 = 520 W como calor y rozamiento.
💡 Explicación
El rendimiento compara la potencia útil con la consumida: η = P_útil/P_consumida. Para elevar a velocidad constante, P_útil = F·v = m·g·v = 980 W. Entonces η = 980/1500 ≈ 65,3 %. Los 520 W restantes se disipan en el bobinado (efecto Joule), en rozamientos y como ruido.
Pregunta 12
Pregunta 12 · D8Bloom: Analyze
Un carrito de la montaña rusa del Parque de la Costa, en Tigre, parte del reposo desde una altura de 30 m; suponé que el rozamiento es despreciable.
¿Qué rapidez tiene el carrito cuando pasa por un punto a 10 m de altura? (g = 9,8 m/s²)
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: C)Aproximadamente 19,8 m/s
💡 Explicación
Conservación de la energía mecánica: m·g·h₁ = m·g·h₂ + ½·m·v². Despejando, v = √(2·g·(h₁ − h₂)) = √(2·9,8·20) ≈ 19,8 m/s. El resultado no depende de la forma de la vía ni de la masa del carrito, solo del desnivel.
Ver respuesta
Respuesta correcta: C)Aproximadamente 19,8 m/s
A)Aproximadamente 14,0 m/sIncorrecto. usaste la altura del punto (10 m) en lugar del desnivel recorrido (30 − 10 = 20 m).
B)Aproximadamente 24,2 m/sIncorrecto. usaste la altura inicial completa (30 m), que sería la rapidez al llegar al nivel del suelo.
C)Aproximadamente 19,8 m/sCorrecto. solo importa el desnivel de 20 m: v = √(2·9,8·20) = √392 ≈ 19,8 m/s.
D)0 m/sIncorrecto. el carrito convirtió parte de su energía potencial en cinética, así que no puede estar detenido a 10 m de altura.
💡 Explicación
Conservación de la energía mecánica: m·g·h₁ = m·g·h₂ + ½·m·v². Despejando, v = √(2·g·(h₁ − h₂)) = √(2·9,8·20) ≈ 19,8 m/s. El resultado no depende de la forma de la vía ni de la masa del carrito, solo del desnivel.
Pregunta 13
Pregunta 13 · D8Bloom: Analyze
La Agencia Nacional de Seguridad Vial advierte que la velocidad influye mucho en la distancia de frenado. Un auto frena con la misma fuerza de rozamiento a 40 km/h y luego a 80 km/h.
Si se duplica la velocidad, ¿por qué factor se multiplica la distancia de frenado (sin contar el tiempo de reacción)?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: D)Por 4
💡 Explicación
Por el teorema trabajo-energía, el trabajo del rozamiento iguala la variación de energía cinética: f·d = ½·m·v². Con f constante, d ∝ v². Al pasar de 40 a 80 km/h, d se multiplica por (80/40)² = 4. Por eso pequeños aumentos de velocidad producen grandes aumentos en la distancia de frenado.
Ver respuesta
Respuesta correcta: D)Por 4
A)Por 2Incorrecto. supone que la distancia es proporcional a v, pero el trabajo de frenado debe igualar la E_c, que depende de v².
B)Por 8Incorrecto. elevaste el factor al cubo; la energía cinética depende del cuadrado de la velocidad, no del cubo.
C)No cambia, porque la fuerza de frenado es la mismaIncorrecto. con la misma fuerza, más energía cinética requiere más distancia: d = E_c / f.
D)Por 4Correcto. la energía cinética que el rozamiento debe disipar es ½·m·v²; con v doble es 2² = 4 veces mayor, y como f·d = E_c, la distancia se cuadruplica.
💡 Explicación
Por el teorema trabajo-energía, el trabajo del rozamiento iguala la variación de energía cinética: f·d = ½·m·v². Con f constante, d ∝ v². Al pasar de 40 a 80 km/h, d se multiplica por (80/40)² = 4. Por eso pequeños aumentos de velocidad producen grandes aumentos en la distancia de frenado.
Pregunta 14
Pregunta 14 · D8Bloom: Analyze
En un día nevado en Esquel, un trineo de 10 kg se desliza por un tramo horizontal con rapidez inicial de 6 m/s; la fuerza de rozamiento con la nieve es de 20 N.
¿Qué distancia recorre el trineo hasta detenerse?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: C)9 m
💡 Explicación
El teorema trabajo-energía dice que el trabajo neto es igual a ΔE_c. Solo el rozamiento hace trabajo (negativo): −f·d = 0 − ½·m·v₀². Entonces d = ½·10·36 / 20 = 180/20 = 9 m. Toda la energía cinética se disipa como calor en la nieve y los patines.
Ver respuesta
Respuesta correcta: C)9 m
A)3 mIncorrecto. calculaste v·m/f = 6·10/20, sin usar la energía cinética, que depende del cuadrado de la rapidez.
B)180 mIncorrecto. calculaste la energía cinética (180 J) y la tomaste como distancia, sin dividir por la fuerza de rozamiento.
C)9 mCorrecto. E_c = ½·10·6² = 180 J y d = E_c/f = 180/20 = 9 m.
D)1,5 mIncorrecto. usaste ½·m·v sin elevar al cuadrado (30 J) y dividiste por 20 N.
💡 Explicación
El teorema trabajo-energía dice que el trabajo neto es igual a ΔE_c. Solo el rozamiento hace trabajo (negativo): −f·d = 0 − ½·m·v₀². Entonces d = ½·10·36 / 20 = 180/20 = 9 m. Toda la energía cinética se disipa como calor en la nieve y los patines.
Pregunta 15
Pregunta 15 · D8Bloom: Analyze
En el gimnasio de un colegio de San Juan se deja caer una pelota desde 2,0 m de altura y, después del primer pique, sube hasta 1,5 m.
¿Qué porcentaje de la energía mecánica inicial se disipó en el pique?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: D)25 %
💡 Explicación
En los puntos más altos la pelota está quieta y su energía mecánica es solo potencial, m·g·h. Al comparar alturas se comparan energías: la pelota conserva 1,5/2,0 = 75 % y pierde 25 % de su energía mecánica. Esa energía no desaparece: se transforma en energía térmica de la pelota y el piso y en el sonido del pique.
Ver respuesta
Respuesta correcta: D)25 %
A)75 %Incorrecto. ese es el porcentaje de energía que la pelota conserva (1,5/2,0), no el que se disipa.
B)50 %Incorrecto. tomaste la diferencia de alturas (0,5 m) como si fuera un porcentaje directo, sin dividir por la altura inicial.
C)0 %, porque la energía siempre se conservaIncorrecto. la energía total se conserva, pero la mecánica no: parte se transformó en calor y sonido al deformarse la pelota.
D)25 %Correcto. la energía potencial es proporcional a la altura: (2,0 − 1,5)/2,0 = 0,25, es decir 25 %.
💡 Explicación
En los puntos más altos la pelota está quieta y su energía mecánica es solo potencial, m·g·h. Al comparar alturas se comparan energías: la pelota conserva 1,5/2,0 = 75 % y pierde 25 % de su energía mecánica. Esa energía no desaparece: se transforma en energía térmica de la pelota y el piso y en el sonido del pique.
Pregunta 16
Pregunta 16 · D8Bloom: Analyze
Dos hermanos de 60 kg cada uno suben la escalera de su edificio en Rosario hasta el mismo piso, 12 m más arriba: Martina tarda 20 s y Joaquín 40 s.
¿Cuál comparación entre los dos es correcta?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: A)Ambos realizan el mismo trabajo, pero Martina desarrolla el doble de potencia
💡 Explicación
El trabajo contra la gravedad es W = m·g·h = 60·9,8·12 = 7056 J para cada uno. La potencia mide qué tan rápido se hace ese trabajo: Martina P = 7056/20 = 352,8 W y Joaquín P = 7056/40 = 176,4 W. Trabajo y potencia son magnitudes distintas: una mide energía transferida, la otra su ritmo.
Ver respuesta
Respuesta correcta: A)Ambos realizan el mismo trabajo, pero Martina desarrolla el doble de potencia
A)Ambos realizan el mismo trabajo, pero Martina desarrolla el doble de potenciaCorrecto. W = m·g·h es igual para los dos (7056 J), pero P = W/t es mayor para quien tarda menos: 352,8 W contra 176,4 W.
B)Martina realiza el doble de trabajo que JoaquínIncorrecto. el trabajo contra el peso depende de la masa y la altura, no del tiempo empleado.
C)Joaquín desarrolla más potencia porque está más tiempo haciendo esfuerzoIncorrecto. la potencia es trabajo dividido tiempo; más tiempo para el mismo trabajo implica menos potencia.
D)Ambos desarrollan la misma potencia porque suben la misma alturaIncorrecto. confunde potencia con trabajo: la misma altura da el mismo trabajo, pero la potencia depende del tiempo.
💡 Explicación
El trabajo contra la gravedad es W = m·g·h = 60·9,8·12 = 7056 J para cada uno. La potencia mide qué tan rápido se hace ese trabajo: Martina P = 7056/20 = 352,8 W y Joaquín P = 7056/40 = 176,4 W. Trabajo y potencia son magnitudes distintas: una mide energía transferida, la otra su ritmo.
Pregunta 17
Pregunta 17 · D10Bloom: Evaluate
Una familia de Santa Fe evalúa cambiar una lámpara incandescente de 60 W por una LED de 10 W que ilumina lo mismo; la lámpara se usa 5 horas por día durante 365 días.
¿Cuánta energía se ahorraría en un año con el cambio?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: D)91,25 kWh
💡 Explicación
La energía es potencia por tiempo. La incandescente consume 60 W·5 h·365 = 109,5 kWh/año y la LED 10·5·365 = 18,25 kWh/año. La diferencia es 91,25 kWh por año. La incandescente transforma la mayor parte de la energía en calor, mientras que la LED tiene un rendimiento luminoso mucho mayor.
Ver respuesta
Respuesta correcta: D)91,25 kWh
A)109,5 kWhIncorrecto. es el consumo anual total de la incandescente (60·5·365/1000), no el ahorro: falta restar lo que consume la LED.
B)0,25 kWhIncorrecto. es el ahorro de un solo día (50·5/1000); faltó multiplicar por 365 días.
C)18,25 kWhIncorrecto. omitiste las 5 horas diarias: 50·365/1000 equivale a usar la lámpara 1 hora por día.
D)91,25 kWhCorrecto. el ahorro de potencia es 60 − 10 = 50 W; 50 W·5 h·365 = 91 250 Wh = 91,25 kWh.
💡 Explicación
La energía es potencia por tiempo. La incandescente consume 60 W·5 h·365 = 109,5 kWh/año y la LED 10·5·365 = 18,25 kWh/año. La diferencia es 91,25 kWh por año. La incandescente transforma la mayor parte de la energía en calor, mientras que la LED tiene un rendimiento luminoso mucho mayor.
Pregunta 18
Pregunta 18 · D10Bloom: Evaluate
Un inventor de Mendoza presenta en una feria de ciencias una 'máquina' que, según él, entrega 1200 J de energía eléctrica por cada 1000 J de energía mecánica que recibe, sin otra fuente de energía.
¿Cómo debería evaluarse esta afirmación?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: B)Es imposible, porque violaría el principio de conservación de la energía: un rendimiento mayor que 100 % no existe
💡 Explicación
El principio de conservación de la energía establece que la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma. Una máquina que entrega 1200 J recibiendo 1000 J tendría rendimiento η = 1200/1000 = 120 %, lo que implica crear 200 J de la nada. Es un 'móvil perpetuo de primera especie', imposible. En la práctica parte de la energía se disipa y η queda por debajo de 100 %.
Ver respuesta
Respuesta correcta: B)Es imposible, porque violaría el principio de conservación de la energía: un rendimiento mayor que 100 % no existe
A)Es posible si la máquina tiene muy poco rozamientoIncorrecto. reducir el rozamiento acerca el rendimiento a 100 %, pero nunca lo supera.
B)Es imposible, porque violaría el principio de conservación de la energía: un rendimiento mayor que 100 % no existeCorrecto. la energía de salida no puede superar a la de entrada; en toda máquina real η < 100 % por la disipación.
C)Es posible porque la energía eléctrica es más 'concentrada' que la mecánicaIncorrecto. las formas de energía no se multiplican al convertirse; 1 J mecánico da a lo sumo 1 J eléctrico.
D)Es imposible solo porque las máquinas no pueden producir electricidadIncorrecto. los generadores sí convierten energía mecánica en eléctrica; el problema es la cantidad, no el tipo de energía.
💡 Explicación
El principio de conservación de la energía establece que la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma. Una máquina que entrega 1200 J recibiendo 1000 J tendría rendimiento η = 1200/1000 = 120 %, lo que implica crear 200 J de la nada. Es un 'móvil perpetuo de primera especie', imposible. En la práctica parte de la energía se disipa y η queda por debajo de 100 %.
Pregunta 19
Pregunta 19 · D10Bloom: Evaluate
Una cooperativa rural de Chubut compara dos bombas para subir 1000 L (1000 kg) de agua a un tanque a 10 m de altura. La bomba A consume 800 W y tarda 180 s; la bomba B consume 1200 W y tarda 100 s.
¿Cuál es la evaluación correcta de las dos bombas? (g = 9,8 m/s²)
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: D)B es más eficiente: rendimiento ≈ 81,7 % frente a ≈ 68 % de A
💡 Explicación
Trabajo útil: m·g·h = 1000·9,8·10 = 98 000 J. Energía consumida: A = 800 W·180 s = 144 000 J; B = 1200 W·100 s = 120 000 J. Rendimientos: η_A = 98 000/144 000 ≈ 68 % y η_B = 98 000/120 000 ≈ 81,7 %. Aunque B tiene más potencia, usa menos energía total para la misma tarea, por eso es la mejor elección.
Ver respuesta
Respuesta correcta: D)B es más eficiente: rendimiento ≈ 81,7 % frente a ≈ 68 % de A
A)A es más eficiente porque tiene menor potenciaIncorrecto. una potencia menor no implica mejor rendimiento; A tarda más y en total consume más energía (144 kJ contra 120 kJ).
B)Ambas tienen el mismo rendimiento porque hacen el mismo trabajo útilIncorrecto. el trabajo útil es igual, pero la energía consumida es distinta, y el rendimiento es su cociente.
C)B es más eficiente con un rendimiento de 100 %Incorrecto. B también disipa energía: 120 000 − 98 000 = 22 000 J, así que su rendimiento es menor que 100 %.
D)B es más eficiente: rendimiento ≈ 81,7 % frente a ≈ 68 % de ACorrecto. el trabajo útil es 98 000 J en ambos casos; A consume 800·180 = 144 000 J y B 1200·100 = 120 000 J, así que B desperdicia menos.
💡 Explicación
Trabajo útil: m·g·h = 1000·9,8·10 = 98 000 J. Energía consumida: A = 800 W·180 s = 144 000 J; B = 1200 W·100 s = 120 000 J. Rendimientos: η_A = 98 000/144 000 ≈ 68 % y η_B = 98 000/120 000 ≈ 81,7 %. Aunque B tiene más potencia, usa menos energía total para la misma tarea, por eso es la mejor elección.
Pregunta 20
Pregunta 20 · D10Bloom: Evaluate
En el cerro Chapelco, dos snowboarders de 50 kg y 90 kg llegan a la base de una rampa con la misma rapidez de 14 m/s y suben por ella; el rozamiento es despreciable.
Un estudiante afirma que el de 90 kg subirá más alto porque tiene más energía. ¿Cuál es la evaluación correcta?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: A)Es incorrecto: ambos suben hasta 10 m, porque h = v²/(2g) no depende de la masa
💡 Explicación
Por conservación: ½·m·v² = m·g·h ⇒ h = v²/(2·g) = 14²/(2·9,8) = 196/19,6 = 10 m. Es cierto que el de 90 kg tiene más energía cinética (8820 J frente a 4900 J), pero cada metro de subida le 'cuesta' más energía. La altura alcanzada solo depende de la rapidez inicial.
Ver respuesta
Respuesta correcta: A)Es incorrecto: ambos suben hasta 10 m, porque h = v²/(2g) no depende de la masa
A)Es incorrecto: ambos suben hasta 10 m, porque h = v²/(2g) no depende de la masaCorrecto. el de 90 kg tiene más energía cinética, pero también necesita más energía para subir cada metro; la masa se simplifica.
B)Es correcto: el de 90 kg sube casi el doble de alturaIncorrecto. olvida que la energía potencial necesaria m·g·h también crece con la masa en la misma proporción.
C)Es incorrecto: el de 50 kg sube más alto porque es más livianoIncorrecto. sin rozamiento la masa no influye en la altura alcanzada; la ventaja del más liviano no existe aquí.
D)Es incorrecto: ninguno sube porque la gravedad los frena de inmediatoIncorrecto. la gravedad los desacelera gradualmente; transforman su energía cinética en potencial hasta llegar a 10 m.
💡 Explicación
Por conservación: ½·m·v² = m·g·h ⇒ h = v²/(2·g) = 14²/(2·9,8) = 196/19,6 = 10 m. Es cierto que el de 90 kg tiene más energía cinética (8820 J frente a 4900 J), pero cada metro de subida le 'cuesta' más energía. La altura alcanzada solo depende de la rapidez inicial.
¿Listo para practicar?
Resuelve un simulacro de Ciencias Naturales para Grado 11 con temporizador y seguimiento de tu progreso.