Problemes de Física: Forces, Treball i Energia

Pràctica de Problemes Contextualitzats

1. Un equip de rescat ha d'arrossegar un trineu de 80 kg per un pendent nevat de 25°, usant una corda paral·lela al pla. El coeficient de fregament és 0,12.

• a. Quina força han de fer per a pujar el trineu a velocitat constant?
• b. Quant treball realitzen si ascendeixen 10 metres?

Forces, Treball i Energia

1. Un equip de rescat ha d'arrossegar un trineu de 80 kg per un pendent nevat de 25°, usant una corda paral·lela al pla. El coeficient de fregament és 0,12.

• a. Quina força han de fer per a pujar el trineu a velocitat constant?
• b. Quant treball realitzen si ascendeixen 10 metres?

2. Una persona de 60 kg es llança des d'un tobogan de 5 m d'altura. L'angle del pla és de 30° i hi ha un coeficient de fregament de 0,1.

• a. Quina és la seva velocitat en arribar a l'aigua?
• b. Quant treball s'ha perdut per fregament?

3. Un nen de 30 kg es llança per un tobogan de 4 metres d'altura i 6 m de longitud. Hi ha fregament: μ = 0,2.

• a. Quina velocitat porta en arribar al final?
• b. Quina part de l'energia es perd per fricció?

4. Una persona de 65 kg es llança per una tirolina sense fregament des d'una plataforma situada a 12 m del terra. Al final del recorregut es troba a 3 m d'altura.

• a. Amb quina velocitat arriba al punt més baix?
• b. Aplica el principi de conservació de l’energia per justificar la resposta.

5. Un/a biker salta amb la bicicleta des d’una rampa inclinada de terra. El/la ciclista té una velocitat inicial de 6 m/s en una rampa inclinada de 30° respecte a l’horitzontal. El/la ciclista s’eleva i aterra a la mateixa alçada des d’on ha sortit.

• a. Quina energia cinètica porta a l’inici?
• b. Quina energia cinètica tindrà en aterrar?
• c. Com canvia l’energia potencial durant el trajecte?
• d. És possible que el/la ciclista no arribi al punt d’aterratge si l’aire ofereix resistència? Raona-ho.

6. En un parc d’atraccions, una vagoneta de muntanya russa entra en un loop vertical de 12 metres de radi. Just abans d’entrar al loop:

• a. Calcula l'altura mínima que hauria de tenir a la part superior del loop perquè no caigui.
• b. Calcula la velocitat just abans d’entrar al loop.

7. L’Agència Espacial Europea (ESA) ha llançat un satèl·lit meteorològic perquè observi constantment el clima sobre l’oceà Atlàntic. El satèl·lit es col·loca en una òrbita geoestacionària, és a dir, una òrbita circular al voltant de la Terra sobre l’equador i amb el mateix període que la rotació terrestre (24 hores).

Dades del problema:

• Constant de Gravitació Universal: G = 6,67 · 10⁻¹¹ N·m²/kg²
• Massa de la Terra: M_T = 5,97 · 10²⁴ kg
• Radi de la Terra: R_T = 6,37 · 10⁶ m

• a. Calcula la distància des del centre de la Terra a la qual s’ha de situar el satèl·lit per tal que sigui geoestacionari.
• b. Calcula la velocitat lineal amb què es mou el satèl·lit en aquesta òrbita.
• c. Raona per què un satèl·lit geoestacionari només pot situar-se sobre l'equador.

Departament de Ciències
Col·legi Catòlic Concertat Madre Alberta. Camí dels Reis, 102, 07013, Palma.
Tel.: 971 79 20 85 | Fax: 971 60 66 54
Web: https://madrealberta.com | Email: [email protected]