Bundle W05 de Ciencias Naturales para Grado 11 en México (SEP NEM Mexico 2026 / EXANI-II / COMIPEMS Ciencias Naturales): 20 preguntas con explicación pedagógica.
D)-40 JoulesIncorrecto. No elevó la velocidad al cuadrado.
💡 Explicación
Por el Teorema Trabajo-Energía: W_friccion = ΔEc = 0 - (1/2) m vi² = - 0.5 4 100 = -200 J.
Pregunta 8
Pregunta 8 · D6Bloom: Apply
Una bomba de agua de 2 HP (1 HP = 746 W) funciona continuamente durante 1 hora (3600 s).
¿Cuánta energía eléctrica en Joules consume la bomba en ese periodo?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: D)5371200 Joules (5.37 MJ)
💡 Explicación
Potencia P = 2 HP = 1492 W. Energía E = P t = 1492 W 3600 s = 5,371,200 J = 5.37 MJ.
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Respuesta correcta: D)5371200 Joules (5.37 MJ)
A)1492 JoulesIncorrecto. 1492 W es la potencia, no la energía acumulada en 1 hora.
B)2685600 JoulesIncorrecto. Correspondería al consumo de sólo 0.5 HP.
C)89520 JoulesIncorrecto. Error al multiplicar por los minutos en lugar de segundos.
D)5371200 Joules (5.37 MJ)¡Correcto! P = 2 746 = 1492 W. Energía E = P t = 1492 W * 3600 s = 5,371,200 J = 5.37 MJ.
💡 Explicación
Potencia P = 2 HP = 1492 W. Energía E = P t = 1492 W 3600 s = 5,371,200 J = 5.37 MJ.
Pregunta 9
Pregunta 9 · D6Bloom: Understand
Un carro de montaña rusa de 500 kg parte del reposo desde una altura h1 = 30 m y desciende hasta una altura h2 = 10 m (g = 10 m/s², sin fricción).
¿Cuál es la velocidad del carro al pasar por la altura h2?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: A)20 m/s
💡 Explicación
La pérdida de energía potencial ΔEp = m g (h1 - h2) = 500 10 20 = 100,000 J se convierte en Ec: 0.5 m v² = 100,000 -> v = 20 m/s.
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Respuesta correcta: A)20 m/s
A)20 m/s¡Correcto! Conservación: m g h1 = m g h2 + 0.5 m v² -> v = √(2 g (h1 - h2)) = √(2 10 20) = √400 = 20 m/s.
B)24.49 m/sIncorrecto. Ocurriría si la altura final fuera 0 m.
C)14.14 m/sIncorrecto. Consideró únicamente la altura h2 = 10 m.
D)10 m/sIncorrecto. Cálculo erróneo de la pérdida de altura.
💡 Explicación
La pérdida de energía potencial ΔEp = m g (h1 - h2) = 500 10 20 = 100,000 J se convierte en Ec: 0.5 m v² = 100,000 -> v = 20 m/s.
Pregunta 10
Pregunta 10 · D6Bloom: Understand
Se levanta una caja de 20 kg verticalmente a velocidad constante una distancia de 3 metros.
¿Qué trabajo realiza la fuerza aplicada y qué trabajo realiza la fuerza de gravedad? (g = 10 m/s²)
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: B)Trabajo de la fuerza aplicada = +600 J; Trabajo de la gravedad = -600 J
💡 Explicación
Al subir a velocidad constante, F_aplicada = mg = 200 N. W_aplicado = +200 3 = +600 J. W_gravedad = -200 3 = -600 J.
Ver respuesta
Respuesta correcta: B)Trabajo de la fuerza aplicada = +600 J; Trabajo de la gravedad = -600 J
A)Trabajo de la fuerza aplicada = +600 J; Trabajo de la gravedad = +600 JIncorrecto. La gravedad actúa en sentido opuesto al desplazamiento, realizando trabajo negativo.
B)Trabajo de la fuerza aplicada = +600 J; Trabajo de la gravedad = -600 J¡Correcto! F_aplicada = mg = 200 N hacia arriba -> W_f = +600 J. Gravedad mg = 200 N hacia abajo -> W_g = -600 J. W_neto = 0 J.
C)Trabajo de la fuerza aplicada = 0 J; Trabajo de la gravedad = -600 JIncorrecto. Si no hubiera trabajo aplicado la caja no subiría.
D)Trabajo de la fuerza aplicada = +200 J; Trabajo de la gravedad = -200 JIncorrecto. Confusión entre fuerza (200 N) y trabajo (600 J).
💡 Explicación
Al subir a velocidad constante, F_aplicada = mg = 200 N. W_aplicado = +200 3 = +600 J. W_gravedad = -200 3 = -600 J.
Pregunta 11
Pregunta 11 · D8Bloom: Analyze
Un proyectil de 0.01 kg (10 g) impacta a 400 m/s en un bloque de madera de 0.99 kg en reposo y se incrusta en él (choque inelástico).
¿Cuál es la velocidad del sistema conjunto inmediatamente después del impacto y qué energía cinética se pierde?
A)Velocidad conjunto = 40 m/s; Energía perdida = 80 JoulesIncorrecto. Error al calcular la masa total combinada de 1.0 kg.
B)Velocidad conjunto = 4 m/s; Energía perdida = 0 JoulesIncorrecto. En choques totalmente inelásticos la energía cinética NO se conserva.
C)Velocidad conjunto = 4 m/s; Energía perdida = 792 Joules¡Correcto! V_final = (0.01 * 400)/(0.01 + 0.99) = 4 / 1 = 4 m/s. Ec_inicial = 0.5*0.01*160000 = 800 J. Ec_final = 0.5*1.0*16 = 8 J. Perdida = 792 J.
D)Velocidad conjunto = 0 m/s; Energía perdida = 800 JoulesIncorrecto. El conjunto se mueve a 4 m/s tras el impacto.
💡 Explicación
Por conservación del momento lineal: (0.01)(400) = (1.0) V -> V = 4 m/s. Ec_i = 800 J, Ec_f = 8 J. Pérdida de energía cinética = 792 J.
Pregunta 12
Pregunta 12 · D8Bloom: Analyze
Un bloque se suelta desde una altura h = 5 m sobre un plano inclinado que desemboca en un tramo horizontal plano con fricción (μk = 0.2, g = 10 m/s²).
¿Qué distancia d recorrerá el bloque en el tramo horizontal antes de detenerse por completo?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: D)25 metros
💡 Explicación
Igualando la energía inicial con el trabajo de fricción disipado: m g h = μk m g d -> d = h / μk = 5 / 0.2 = 25 m.
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Respuesta correcta: D)25 metros
A)10 metrosIncorrecto. Correspondería a un coeficiente de fricción μk = 0.5.
B)50 metrosIncorrecto. Ocurriría si μk fuera de 0.1.
C)5 metrosIncorrecto. Confusión entre la distancia horizontal y la altura inicial.
D)25 metros¡Correcto! La energía potencial inicial m*g*h se disipa totalmente como trabajo de fricción W_f = μk*m*g*d. m*g*h = μk*m*g*d -> d = h / μk = 5 / 0.2 = 25 m.
💡 Explicación
Igualando la energía inicial con el trabajo de fricción disipado: m g h = μk m g d -> d = h / μk = 5 / 0.2 = 25 m.
Pregunta 13
Pregunta 13 · D8Bloom: Analyze
Una fuerza F variable en el tiempo actúa sobre un objeto a lo largo del eje x según la función F(x) = 3x² + 2x (en Newtons).
¿Cuánto trabajo W realiza la fuerza al desplazar el objeto desde x = 0 m hasta x = 2 m?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: A)12 Joules
💡 Explicación
El trabajo de una fuerza variable es la integral de la fuerza respecto a la posición: W = ∫(3x² + 2x)dx = [x³ + x²] de 0 a 2 = (8 + 4) = 12 J.
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Respuesta correcta: A)12 Joules
A)12 Joules¡Correcto! W = ∫(3x² + 2x) dx de 0 a 2 = [x³ + x²] de 0 a 2 = (8 + 4) - 0 = 12 J.
B)16 JoulesIncorrecto. Integración incorrecta de los exponentes.
C)8 JoulesIncorrecto. Se integró sólo el término cuadrático 3x².
D)24 JoulesIncorrecto. Multiplicación simple de la fuerza final por la distancia.
💡 Explicación
El trabajo de una fuerza variable es la integral de la fuerza respecto a la posición: W = ∫(3x² + 2x)dx = [x³ + x²] de 0 a 2 = (8 + 4) = 12 J.
Pregunta 14
Pregunta 14 · D8Bloom: Analyze
Dos esferas A (2 kg a 6 m/s) y B (4 kg a 0 m/s) chocan elásticamente de frente en una dimensión.
¿Cuáles son las velocidades finales de A (vA') y de B (vB') después del choque elástico?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: B)vA' = -2 m/s; vB' = +4 m/s
💡 Explicación
Usando las fórmulas de choque elástico unidimensional: vA' = (2-4)*6/6 = -2 m/s; vB' = (2*2*6)/6 = 4 m/s.
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Respuesta correcta: B)vA' = -2 m/s; vB' = +4 m/s
A)vA' = 0 m/s; vB' = +3 m/sIncorrecto. Esta solución no conserva simultáneamente el momento lineal y la energía cinética.
C)vA' = +2 m/s; vB' = +2 m/sIncorrecto. Correspondería a un choque inelástico acoplado.
D)vA' = -6 m/s; vB' = +6 m/sIncorrecto. Violación de la conservación de la energía cinética.
💡 Explicación
Usando las fórmulas de choque elástico unidimensional: vA' = (2-4)*6/6 = -2 m/s; vB' = (2*2*6)/6 = 4 m/s.
Pregunta 15
Pregunta 15 · D8Bloom: Apply
Un péndulo simple consta de una masa de 1 kg suspendida de un hilo de 2 m de longitud. Se desvía un ángulo de 60° respecto a la vertical y se suelta (g = 10 m/s², cos(60°)=0.5).
¿Cuál es la velocidad de la masa al pasar por el punto más bajo de su oscilación?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: C)4.47 m/s (√20 m/s)
💡 Explicación
La altura de elevación es h = L(1 - cos 60°) = 2(0.5) = 1 m. Por conservación de energía v = √(2 g h) = √20 ≈ 4.47 m/s.
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Respuesta correcta: C)4.47 m/s (√20 m/s)
A)6.32 m/s (√40 m/s)Incorrecto. Ocurriría si la altura fuera de 2 m.
B)3.16 m/s (√10 m/s)Incorrecto. Se usó una altura de 0.5 m.
C)4.47 m/s (√20 m/s)¡Correcto! Altura h = L (1 - cos 60°) = 2 (1 - 0.5) = 1 m. v = √(2 g h) = √(2 10 1) = √20 ≈ 4.47 m/s.
D)10 m/sIncorrecto. Error al relacionar la aceleración de la gravedad con la altura.
💡 Explicación
La altura de elevación es h = L(1 - cos 60°) = 2(0.5) = 1 m. Por conservación de energía v = √(2 g h) = √20 ≈ 4.47 m/s.
Pregunta 16
Pregunta 16 · D8Bloom: Apply
Un motor de 10 kW de potencia impulsa una bomba para elevar agua a una altura h = 20 m con una eficiencia del 80% (g = 10 m/s²).
¿Cuántos kilogramos de agua puede elevar la bomba por cada segundo?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: D)40 kg/s
💡 Explicación
Potencia útil = 80% de 10 kW = 8000 W. P_util = (m/t) g h -> m/t = 8000 / (10 * 20) = 40 kg de agua por segundo.
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Respuesta correcta: D)40 kg/s
A)50 kg/sIncorrecto. Correspondería a una eficiencia del 100% sin pérdidas.
B)20 kg/sIncorrecto. Error al calcular la fracción de potencia útil.
C)80 kg/sIncorrecto. Se multiplicó por dos la tasa de flujo másico.
D)40 kg/s¡Correcto! Potencia útil P_util = 0.80 10000 W = 8000 W. P_util = (m/t) g h -> (m/t) = 8000 / (10 20) = 8000 / 200 = 40 kg/s.
💡 Explicación
Potencia útil = 80% de 10 kW = 8000 W. P_util = (m/t) g h -> m/t = 8000 / (10 * 20) = 40 kg de agua por segundo.
Pregunta 17
Pregunta 17 · D10Bloom: Evaluate
Se evalúa el concepto de Fuerza Conservativa en un campo de fuerzas tridimensional.
¿Cuál de las siguientes condiciones matemáticas o físicas define rigurosamente a una fuerza F como conservativa?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: A)El trabajo realizado por la fuerza a lo largo de cualquier trayectoria cerrada es igual a cero (∮ F·dr = 0, rotacional ∇×F = 0)
💡 Explicación
Una fuerza es conservativa si su trabajo en una trayectoria cerrada es nulo (∮ F·dr = 0) o equivale al gradiente de un potencial (F = -∇V).
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Respuesta correcta: A)El trabajo realizado por la fuerza a lo largo de cualquier trayectoria cerrada es igual a cero (∮ F·dr = 0, rotacional ∇×F = 0)
A)El trabajo realizado por la fuerza a lo largo de cualquier trayectoria cerrada es igual a cero (∮ F·dr = 0, rotacional ∇×F = 0)¡Correcto! Una fuerza es conservativa si el trabajo depende sólo de los puntos inicial y final, derivando de un potencial V (F = -∇V).
B)El trabajo depende exclusivamente de la longitud total del camino recorridoIncorrecto. Esto caracteriza a las fuerzas no conservativas (como la fricción).
C)La fuerza es inversamente proporcional a la masa del cuerpoIncorrecto. No define el carácter conservativo de un campo de fuerzas.
D)Su magnitud aumenta exponencialmente con el tiempo tIncorrecto. Una fuerza dependiente explícitamente del tiempo suele ser no conservativa.
💡 Explicación
Una fuerza es conservativa si su trabajo en una trayectoria cerrada es nulo (∮ F·dr = 0) o equivale al gradiente de un potencial (F = -∇V).
Pregunta 18
Pregunta 18 · D10Bloom: Evaluate
Se analiza un potencial unidimensional V(x) = x⁴ - 4x² (en Joules).
¿En qué posiciones x se encuentran los puntos de equilibrio estable del sistema?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: B)En x = +√2 m y x = -√2 m
💡 Explicación
Equilibrio F = -dV/dx = -4x(x² - 2) = 0 -> x = 0, ±√2. La segunda derivada d²V/dx² = 12x² - 8 es positiva en x = ±√2 (equilibrios estables).
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Respuesta correcta: B)En x = +√2 m y x = -√2 m
A)Únicamente en x = 0 mIncorrecto. x = 0 es un punto de equilibrio inestable (d²V/dx² = -8 < 0).
B)En x = +√2 m y x = -√2 m¡Correcto! Equilibrio en F = -dV/dx = -(4x³ - 8x) = 0 -> 4x(x² - 2) = 0 -> x = 0, x = ±√2. d²V/dx² = 12x² - 8. En x=±√2, d²V/dx² = 16 > 0 (mínimos = estables).
C)En x = +2 m y x = -2 mIncorrecto. Error al resolver las raíces de x² - 2 = 0.
D)No existen puntos de equilibrio en este potencialIncorrecto. Existen tres puntos donde la derivada primera es nula.
💡 Explicación
Equilibrio F = -dV/dx = -4x(x² - 2) = 0 -> x = 0, ±√2. La segunda derivada d²V/dx² = 12x² - 8 es positiva en x = ±√2 (equilibrios estables).
Pregunta 19
Pregunta 19 · D10Bloom: Evaluate
Se analiza el choque bidireccional (2D) oblicuo entre dos partículas de masas m1 y m2 en un plano horizontal sin fricción.
¿Qué ecuaciones de conservación deben aplicarse para resolver las componentes de velocidad en los ejes X e Y en un choque elástico?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: C)Conservación del momento lineal en el eje X, en el eje Y y conservación de la energía cinética total
💡 Explicación
En choques elásticos 2D se plantean tres ecuaciones de conservación: Px_inicial = Px_final, Py_inicial = Py_final y Ec_inicial = Ec_final.
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Respuesta correcta: C)Conservación del momento lineal en el eje X, en el eje Y y conservación de la energía cinética total
A)Conservación de la energía potencial gravitacional en X y momento en Y únicamenteIncorrecto. Las fuerzas gravitatorias son perpendiculares al plano horizontal.
B)Conservación de la aceleración angular y momento de inerciaIncorrecto. Si no hay rotación no se aplica momento de inercia.
C)Conservación del momento lineal en el eje X, en el eje Y y conservación de la energía cinética total¡Correcto! En un choque elástico 2D se conservan independientemente Px, Py y la energía cinética escalar total.
D)Conservación del impulso escalar sin separar ejes de coordenadasIncorrecto. El momento lineal es vectorial y exige descomposición por ejes cartesianos.
💡 Explicación
En choques elásticos 2D se plantean tres ecuaciones de conservación: Px_inicial = Px_final, Py_inicial = Py_final y Ec_inicial = Ec_final.
Pregunta 20
Pregunta 20 · D10Bloom: Evaluate
Se evalúa la velocidad de escape ve de un objeto lanzado desde la superficie de un planeta de masa M y radio R (ve = √(2 G M / R)).
¿Cómo se compara la energía cinética requerida para lanzar un objeto a velocidad de escape con la energía potencial gravitacional en la superficie?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: D)La energía cinética es exactamente igual en magnitud a la energía potencial gravitacional de superficie (Ec = |Ep|)
💡 Explicación
Para llegar al infinito con velocidad cero, la energía mecánica total E = Ec + Ep = 0, lo que implica Ec = -Ep = G M m / R.
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Respuesta correcta: D)La energía cinética es exactamente igual en magnitud a la energía potencial gravitacional de superficie (Ec = |Ep|)
A)La energía cinética debe ser cuatro veces mayor que la energía potencialIncorrecto. Cuatro veces la energía potencial superaría con creces la velocidad de escape.
B)La energía cinética debe ser igual a la mitad de la energía potencialIncorrecto. Correspondería a la energía cinética de una órbita circular alrededor del planeta.
C)La energía cinética debe ser infinitamente grande independientemente de M y RIncorrecto. La velocidad de escape es una cantidad finita bien definida.
D)La energía cinética es exactamente igual en magnitud a la energía potencial gravitacional de superficie (Ec = |Ep|)¡Correcto! Para escapar al infinito (E_total = 0): 0.5 m ve² - G M m / R = 0 -> Ec = G M m / R = |Ep|.
💡 Explicación
Para llegar al infinito con velocidad cero, la energía mecánica total E = Ec + Ep = 0, lo que implica Ec = -Ep = G M m / R.
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