Energía — Problemas

Despliega ▶ Solución solo después de resolver.

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Bloque A – Unidades de energía

Problema 1

Convierte: a) 5 000 J a kJ b) 250 cal a J c) 2,5 kWh a J d) 800 kcal a kJ

▶ Solución

a) 5 000 / 1 000 = 5 kJ b) 250 · 4,184 = 1 046 J c) 2,5 · 3 600 000 = 9 000 000 J = 9 MJ d) 800 kcal · 4 184 J/kcal = 3 347 200 J = 3 347,2 kJ

Problema 2

Una etiqueta nutricional indica 350 kcal por 100 g. ¿Cuántos julios aporta una ración de 50 g?

▶ Solución

Energía en 50 g = 350 · (50/100) = 175 kcal 175 · 4 184 = 732 200 J ≈ 732,2 kJ

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Bloque B – Energía cinética

Problema 3

Calcula la energía cinética de un coche de 1 200 kg que circula a 90 km/h.

▶ Solución

Convertimos: 90 km/h · (1 000/3 600) = 25 m/s E_c = ½ · 1 200 · 25² = ½ · 1 200 · 625 = 375 000 J = 375 kJ

Problema 4

Una pelota de tenis (m = 58 g) se lanza a 40 m/s. ¿Cuál es su energía cinética?

▶ Solución

m = 0,058 kg E_c = ½ · 0,058 · 40² = 0,029 · 1 600 = 46,4 J

Problema 5

Si un cuerpo dobla su velocidad, ¿cuántas veces aumenta su energía cinética?

▶ Solución

Como E_c es proporcional a v², al doblar v la energía se multiplica por 2² = 4.

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Bloque C – Energía potencial gravitatoria

Problema 6

Calcula la energía potencial gravitatoria de un libro de 0,8 kg situado a 1,5 m del suelo. (g = 9,8 m/s²)

▶ Solución

E_p = m · g · h = 0,8 · 9,8 · 1,5 = 11,76 J

Problema 7

Un saltador de 65 kg está sobre un trampolín a 10 m sobre el agua. ¿Qué energía potencial tiene respecto al agua?

▶ Solución

E_p = 65 · 9,8 · 10 = 6 370 J

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Bloque D – Energía mecánica y conservación

Problema 8

Una piedra de 0,5 kg se deja caer desde 20 m de altura. Despreciando rozamientos, ¿con qué velocidad llega al suelo?

▶ Solución

Conservación: E_p inicial = E_c final m · g · h = ½ · m · v² v = √(2 · g · h) = √(2 · 9,8 · 20) = √392 ≈ 19,8 m/s

Problema 9

Un objeto de 2 kg se mueve a 5 m/s a una altura de 3 m. ¿Cuál es su energía mecánica?

▶ Solución

E_c = ½ · 2 · 25 = 25 J E_p = 2 · 9,8 · 3 = 58,8 J E_m = E_c + E_p = 83,8 J

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Bloque E – Trabajo

Problema 10

Un mozo empuja una caja con una fuerza horizontal de 80 N a lo largo de 12 m. ¿Qué trabajo realiza?

▶ Solución

W = F · d = 80 · 12 = 960 J

Problema 11

¿Qué trabajo realiza una persona de 70 kg al subir 4 pisos (h = 12 m)? (g = 9,8)

▶ Solución

Debe vencer su peso: F = m · g = 70 · 9,8 = 686 N W = 686 · 12 = 8 232 J

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Bloque F – Rendimiento

Problema 12

Un motor consume 5 000 J y produce 3 200 J de trabajo útil. ¿Cuál es su rendimiento?

▶ Solución

η = (3 200 / 5 000) · 100 = 64 % La energía degradada (calor, rozamiento) es 1 800 J.

Problema 13

Una bombilla consume 60 W. Solo el 5 % se transforma en luz visible; el resto se disipa como calor. ¿Cuánta energía útil produce en 30 minutos? (Recuerda: 1 W = 1 J/s)

▶ Solución

Tiempo: 30 min = 1 800 s E_consumida = 60 · 1 800 = 108 000 J E_útil = 5 % de 108 000 = 5 400 J

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Bloque G – Razonamiento

Problema 14

Indica de qué tipo es la energía en cada caso:

Situación	Forma de energía
Una pila cargada	¿?
Una persona corriendo	¿?
Un trozo de carbón	¿?
El Sol calentándonos	¿?
Un imán cerca de un clavo	¿?
Un libro en una estantería	¿?

▶ Solución

Situación	Forma de energía
Pila cargada	química (potencial)
Persona corriendo	cinética (mecánica)
Carbón	química
Sol calentándonos	radiante
Imán cerca de un clavo	magnética
Libro en estantería	potencial gravitatoria

Problema 15

Clasifica como renovables o no renovables: petróleo, viento, uranio, biomasa, gas natural, sol, mareas, carbón.

▶ Solución

• No renovables: petróleo, uranio, gas natural, carbón.
• Renovables: viento, biomasa, sol, mareas.