ejercicios de recuperación física y química – 4º eso

 I.E.S. Las Viñas, Manilva (Málaga) Dpto. Física y Química, Curso 2012/13
EJERCICIOS DE RECUPERACIÓN
FÍSICA Y QUÍMICA – 4º ESO
Estos ejercicios deben ser presentados al profesor el martes 3 de septiembre de 2013, fecha en la
que también tendrá lugar la prueba escrita de recuperación, a las 11 h en el salón de actos. Los
ejercicios de dicha prueba serán similares a los de esta relación.
1 ¿Qué quiere decir que la posición es una magnitud vectorial?
2. Un automóvil sale a las 9:00 h de Sabinillas en dirección a Málaga, que se encuentra a 100 km. A
las 9:15 h llega a Estepona, situada a 15 km de Sabinillas, donde para durante un cuarto de hora.
Después reanuda su camino llegando a Málaga a las 10:30 h. A las 9:30 h un motorista sale de
Málaga en dirección a Estepona. No para en todo el camino y llega a su destino a las 10:15 h.
a) Representa en una misma gráfica la posición de cada móvil frente al tiempo.
b) ¿Dónde y cuándo se cruzan ambos móviles?
3. ¿Qué quiere decir que la velocidad es una magnitud relativa? Contesta y pon un ejemplo para
explicarlo.
4. El pasado 30 de septiembre, el keniano Geoffrey Mutai hizo valer su condición de favorito y se
impuso en la Maratón (42195 m) de Berlín, la carrera más rápida del mundo, con un tiempo de 2h
04:15 (2 h 4 min 15 s). No pudo cumplir su objetivo de batir el récord del mundo (2h 03:38 por el
también keniano Patrick Makau, desde el año pasado en esta misma carrera).
a) Calcula la velocidad media de Mutai en km/h y en m/s.
b) Suponiendo que mantuviese esa velocidad constante ¿qué distancia recorrería en un minuto?
c) ¿Cuánto tardaría en recorrer un kilómetro? Expresa el resultado en horas, minutos y segundos.
5. Un ciclista recorre 2 km en 4 minutos y a continuación circula durante 5 minutos más a 20 km/h.
Representa la correspondiente gráfica posición – tiempo.
6. La distancia entre Cádiz y Málaga tomando la autovía de Jerez – Los Barrios es de 236 km. Un
camión sale de Cádiz hacia Málaga a las 8:00 h de la mañana, y media hora más tarde un automóvil
sale de Málaga hacia Cádiz, ambos por la misma ruta. Supongamos que el camión circula con
velocidad constante de 70 km/h, y el automóvil con velocidad también constante de 90 km/h.
a) Calcula a qué hora pasaría cada vehículo por Sabinillas, que está situada a 98 km de Málaga.
b) Calcula dónde se encontraría cada vehículo a las 10:30 h.
c) Calcula dónde y cuándo se cruzarían ambos vehículos. Expresa el momento del cruce en horas,
minutos y segundos.
7. ¿Cuánto tiempo tardará en alcanzar los 100 km/h un vehículo si arranca del reposo con
aceleración constante de 1,5 m/s2?
8. Un vehículo circula a 60 km/h. El conductor frena y la velocidad disminuye uniformemente hasta
que 3 s más tarde su valor es de 50 km/h. ¿Qué distancia ha recorrido el vehículo en ese intervalo
de tiempo?
9. Define: Trayectoria, desplazamiento, velocidad media, aceleración.
10. ¿Puede algún cuerpo tener al mismo tiempo velocidad nula y aceleración no nula? Pon algún
ejemplo y explícalo.
11. Indica cuáles de las siguientes gráficas representan un movimiento uniforme, cuáles representan
un movimiento rectilíneo, y cuáles representan un mov. acelerado. En cada caso, explica tu
respuesta: explica por qué sí o por qué no representa los movimientos citados:
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a)
b)
c)
t
d)
x
v
x
t
e)
x
v
t
t
t
12. Desde el octavo piso de un edificio, a 20 m sobre el suelo, se sube un frigorífico de 100 kg
mediante una garrucha, que lo eleva con velocidad constante de 0,6 m/s. A los tres segundos de
comenzar a subir el frigorífico, desde el balcón cae una maceta a la calle.
a) ¿Cuánto tiempo tarda la garrucha en subir el frigorífico hasta el octavo piso?
b) ¿Cuánto tiempo tarda la maceta en caer a la calle?
c) ¿A qué altura sobre la calle se cruzan el frigorífico y la maceta?
13. A un coche estacionado en una pendiente se le rompe el freno de mano y comienza a rodar
hacia abajo, de modo que a los diez segundos ya tiene una velocidad de 10 km/h. Si suponemos
que el movimiento del coche es uniformemente acelerado, ¿qué distancia recorrerá en medio
minuto?
14. Un automóvil parte del km 150 de la carretera N-340 a las 10 de la mañana con rumbo a Málaga
y con velocidad de 70 km/h. Calcula:
a) Su posición a las 11:30 h.
b) A qué hora llega al km 300.
c) El tiempo que tarda en recorrer 150 m.
d) La distancia que recorre en 10 minutos.
15. Se lanza un objeto verticalmente hacia arriba desde el suelo. ¿Con qué velocidad hay que
lanzarlo si queremos que tarde 5 s en llegar a una altura de 55 m? Nota: 55 m no tiene por qué ser
la altura máxima que alcanza el objeto.
16. Un automóvil parte del reposo y mantiene una aceleración de 0,8 m/s2 durante tres segundos.
Después, continúa moviéndose con movimiento uniforme. Representa gráficamente su posición, su
velocidad y su aceleración durante los seis primeros segundos de su movimiento.
17. a) ¿Qué quiere decir que la velocidad es una magnitud vectorial?
b) Dibuja las gráficas posición – tiempo, rapidez – tiempo y aceleración – tiempo para un movimiento
curvilíneo uniforme y para un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado.
18. Supongamos que la distancia entre Sabinillas y Estepona es exactamente de 15 km. Un
automóvil sale de Sabinillas hacia Estepona a las 9 h 10 min con rapidez constante de 80 km/h. A
las 9 h 15 min sale de Estepona hacia Sabinillas un motorista con rapidez constante de 100 km/h.
Calcula a qué hora llega cada cual a su destino y el momento y el lugar donde se cruzan.
19. Desde una altura de 10 m sobre el suelo se lanza verticalmente hacia arriba un objeto de 500 g
con velocidad inicial de 60 m/s. Calcula la altura máxima que alcanza y el tiempo que tarda en caer
al suelo.
20. Un muelle de 30,0 cm de longitud de equilibrio tiene una constante elástica de 300 N/m. Calcula
su longitud si colgamos de él una masa de 1500 g.
21. A un cuerpo se le aplican dos fuerzas de 9 y 12 N. Dibuja las fuerzas y su resultante y calcula el
módulo de éstas en los siguientes casos:
a) Si ambas fuerzas se aplican con la misma dirección y sentido.
b) Si ambas fuerzas se aplican con la misma dirección y sentidos contrarios.
c) Si ambas fuerzas son perpendiculares entre sí.
d) Si ambas fuerzas forman un ángulo de 45º (la mitad de un ángulo recto).
Datos: g = 9,8 m/s2
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22. Un automóvil de 1'2 t pende del cable de una grúa. En cada caso de los siguientes:
•Dibuja las fuerzas que actúan sobre el automóvil, di sus nombres, quién las ejerce y calcula sus
módulos.
•Cita y enuncia también el principio o ley física en que bases tus razonamientos y cálculos.
a) El automóvil permanece en reposo en el aire.
b) El automóvil asciende con aceleración de 0'5 m/s2.
c) El automóvil desciende con velocidad de 0'3 m/s.
23. ¿Hace falta una fuerza para que un cuerpo se mueva? Razona la respuesta y cita y enuncia los
principios o leyes físicas en que bases tus razonamientos.
24. Un muelle de 25,0 cm se comprime hasta llegar a medir 23,5 cm si lo apretamos con una fuerza
de 2000 N. ¿Cuál sería su deformación si tuviera que soportar el peso de una persona de 100 kg?
25. a) Dibuja tres fuerzas con el mismo punto de aplicación: F⃗a , de 60 N, vertical y dirigida hacia
arriba; F⃗b , de 50 N, horizontal y dirigida hacia la derecha; y F⃗c , de 20 N, vertical y dirigida
hacia abajo.
b) Dibuja y calcula la resultante de F⃗a y F⃗b .
c) Dibuja y calcula la resultante de las tres fuerzas.
26. Un cajón de 300 kg reposa sobre un suelo horizontal. El coeficiente de rozamiento entre ellos es
0,6. Si lo empujamos horizontalmente con una fuerza de 1500 N:
a) ¿Cómo se moverá el cajón, o sea, con qué tipo de movimiento? Explica tu respuesta citando y
enunciando los principios físicos en que te bases.
b) ¿Y si lo empujamos con 2000 N de fuerza?
c) Calcula en ambos casos la velocidad y la aceleración del cajón.
27. Un módulo espacial de 2 t de masa desciende a la Luna y para aminorar su velocidad de caída
enciende sus cohetes inferiores hasta conseguir descender con velocidad constante de 0,10 m/s.
¿Qué fuerzas actúan sobre el cohete en ese momento? Dibújalas, di sus nombres, quién las ejerce,
y calcula sus módulos. La aceleración de la gravedad en la superficie lunar es de 1,6 m/s2.
28. Dibuja todas las fuerzas que actúan sobre los siguientes cuerpos. Di los nombres de todas ellas,
y quién las ejerce. Si existen varias fuerzas, di si sus módulos son iguales o si alguna de ellas es
mayor que otra:
a) Una estatua que reposa sobre un plano horizontal.
b) Una flecha lanzada verticalmente hacia arriba, mientras sube por el aire.
c) Un avión que vuela horizontalmente con velocidad constante.
d) Un balón que rueda por un suelo horizontal.
e) Un automóvil que está parado en una pendiente de 30º de inclinación.
f) Un mono que cuelga de una liana.
29. La constante elástica de un muelle tiene un valor de 1500 N/m. Sabiendo que la longitud del
muelle en equilibrio es de 80’0 cm, calcula su longitud si lo estiramos con una fuerza de 25 N.
30. Enuncia y explica el significado de las tres leyes de la Dinámica de Newton.
31. Un automóvil de 1,5 t circula por una carretera recta horizontal manteniendo una velocidad
constante de 100 km/h. El coeficiente de rozamiento entre sus ruedas y el asfalto es 0,6.
a) Calcula la fuerza de impulsión de su motor.
b) El conductor aprieta el acelerador y alcanza los 120 km/h en 4,0 s. ¿Cuál ha sido ahora la fuerza
de impulsión del motor?
Datos: g = 9,8 m/s2;
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32. Un muelle mide 6 cm en reposo. Al tirar de él con una fuerza de 2 N se observa que mide 7 cm.
Si el muelle cumple la ley de Hooke, se pide:
(a) el valor de la constante de elasticidad del muelle en unidades del SI;
(b) la longitud del muelle cuando la fuerza aplicada sea igual a 8 N;
(c) la masa que cuelga del muelle cuando el alargamiento es 5 cm.
33. Un muelle tiene una longitud de 20,0 cm. Se cuelgan de él diversas masas y se mide en caso la
longitud del muelle, obteniéndose los siguientes resultados:
Masa (g)
20
30
40
50
Longitud (cm)
33,0
39,8
46,1
52,4
a) ¿Cumple este muelle la Ley de Hooke o no la cumple? Razona tu respuesta.
b) ¿Cuál será la longitud del muelle si colgamos de él una masa de 60 g?
34. a) Dibuja tres fuerzas con el mismo punto de aplicación: F⃗a , de 60 N, vertical y dirigida hacia
arriba; F⃗b , de 50 N, horizontal y dirigida hacia la derecha; y F⃗c , de 20 N, vertical y dirigida
hacia abajo.
b) Dibuja y calcula la resultante de F⃗a y F⃗b .
c) Dibuja y calcula la resultante de las tres fuerzas.
35. Un cajón de 300 kg reposa sobre un suelo horizontal. El coeficiente de rozamiento entre ellos es
0,6. Si lo empujamos horizontalmente con una fuerza de 1500 N:
a) ¿Cómo se moverá el cajón, o sea, con qué tipo de movimiento? Explica tu respuesta citando y
enunciando los principios físicos en que te bases.
b) ¿Y si lo empujamos con 2000 N de fuerza?
c) Calcula en ambos casos la velocidad y la aceleración del cajón.
Datos: g = 9,8 m/s2;
36. Describe brevemente los modelos cosmológicos conocidos como Aristotélico, Ptolemaico y
Copernicano. Haz un dibujo representativo de cada uno de ellos.
37. Una pieza mecánica gira con velocidad angular de 50 rad/s.
a) ¿Cuánto tiempo tarda en dar una vuelta completa?
b) ¿Qué ángulo habrá girado en tres minutos? Exprésalo en radianes, en grados sexagesimales y en
revoluciones.
c) Calcula la frecuencia de giro de dicha pieza.
38. ¿Por qué Claudio Ptolomeo elaboró un sistema cosmológico distinto del aceptado hasta su
época? ¿Qué mejoras o ventajas tenía su modelo respecto al anterior? ¿Por qué más tarde fue
sustituido a su vez su modelo? ¿Qué mejoras o ventajas tenía el nuevo modelo frente al suyo?
Ilustra tus respuestas con dibujos.
39. Una noria de 20 m de diámetro gira a una velocidad constante de 5 rpm. Calcula su período y la
velocidad lineal de una barquilla de pasajeros, situada en el extremo de un radio de la noria.
40. Un patinador de 70 kg describe círculos sobre una pista de hielo sujeto a una cuerda de 3 m que
está atada a un poste fijo, y da una vuelta al poste exactamente cada 6,5 s. Supondremos que el
rozamiento con el hielo es nulo.
a) Calcula las velocidades angular y lineal del patinador.
b) Dibuja todas las fuerzas que actúan sobre el
patinador, di sus nombres, indica quién ejerce
cada una de ellas y calcula sus módulos.
41.Un coche de 1 t toma una curva de 75 m de radio a 80 km/h. Calcula la fuerza centrípeta que
actúa sobre el coche.
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42. Enuncia la Ley de la Gravitación Universal de Newton.
43. Enuncia las Leyes de Kepler.
44. Un vehículo espacial de 2,5 t de masa se encuentra justamente a mitad de distancia entre la
Tierra y la Luna. Dibuja en un esquema el vehículo, la Tierra y la Luna, y representa las fuerzas que
actúan sobre el vehículo (no es necesario hacer el esquema a escala). Calcula la fuerza resultante
que actúa sobre el vehículo y dibújala también.
Datos: masa de la Tierra: MT = 5,98·1024 kg; masa de la Luna: ML = 7,35·1022 kg;
radio de la Tierra: RT = 6370 km; radio de la Luna: RLuna = 1740 km;
G = 6,67·10–11 N·m2·kg–2; distancia Tierra – Luna: 3,84·105 km..
45. ¿Por qué no cae la Luna sobre la Tierra?
46. Un satélite de 2,5 t de masa se encuentra se encuentra en órbita alrededor de la Tierra a 10000
km de altura. a) Dibuja en un esquema el satélite, la Tierra y las fuerzas que actúan sobre el satélite
(no es necesario hacer el esquema a escala). b) Calcula la velocidad de dicho satélite. c) ¿Cómo
variaría dicha velocidad si la masa del satélite fuese el doble? d) ¿Cómo variaría dicha velocidad si
la altura del satélite fuese el doble?
Masa de la Tierra: MT = 5,98·1024 kg; radio de la Tierra: RT = 6370 km; G = 6,67·10–11 N·m2·kg–2.
47. Una noria de 20 m de diámetro gira a una velocidad constante de 5 rpm. Calcula su período y la
velocidad lineal de una barquilla de pasajeros, situada en el extremo de un radio de la noria.
48. ¿En cada uno de los siguientes casos, qué fuerza es la que obliga a seguir su trayectoria -y no
seguir en línea recta- a cada cuerpo? ¿Cómo se llama y quién ejerce esa fuerza en cada caso?
¿Qué tienen en común esas fuerzas? Escribe la expresión matemática que permitiría calcularlas.
a) Un electrón que gira alrededor del núcleo de un átomo
b) Un cometa que sigue una órbita elíptica alrededor del Sol
c) Un automóvil que toma una curva
49. Cita las principales contribuciones a la Astronomía de los siguientes personajes, y ordénalos
cronológicamente: Aristóteles, Copérnico, Galileo, Edwin Hubble, Kepler, Newton, Ptolomeo.
50. ¿Con qué aceleración caería un cuerpo en la superficie de Venus? Usa los datos que necesites.
Datos:
masa del Sol: MS = 2,00·1030 kg;
masa de Venus: MV = 4,88·1024 kg;
radio del Sol: RS = 696000 km;
radio de Venus: RV = 6060 km;
G = 6,67·10–11 N·m2·kg–2;
distancia media Sol – Venus: 1,08·108 km.
51. ¿Por qué la madera flota en el agua y sin embargo el mármol se hunde en ella?
Explica en cada caso las fuerzas que actúan sobre la madera y sobre el mármol, di su nombre,
dibújalas y da la expresión matemática de su módulo. Cita y enuncia los principios físicos en que
bases tus razonamientos.
52. Un depósito cilíndrico tiene una altura de 3,50 m y un radio de la base de 90 cm. Calcula la
presión y la fuerza que soporta la base del depósito si se llena de leche hasta una altura de 3,00 m.
Datos: Densidad de la leche: 1,25 g/cm3. Longitud de la circunferencia: 2πr, área del círculo: πr2
53. Los antiguos discos de vinilo tipo LP tenían un radio aproximado de 18 cm, y giraban en los
tocadiscos con velocidad de 33,3 rpm. Calcula su período, su frecuencia de giro y la velocidad lineal
de un punto del borde del disco mientras éste giraba.
54. Mientras giraba un disco LP, si se colocaba sobre él una moneda ligera, por ejemplo de 10
céntimos, resbalaba hacia afuera hasta caer por el borde del disco. Sin embargo, si se colocaba una
moneda más pesada, como por ejemplo de 1 €, no resbalaba y permanecía en el mismo punto
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girando con el disco. ¿Por qué sucedían estas cosas? Explica tu respuesta citando y enunciando los
principios físicos en que te bases.
55. Define: año luz, perihelio, satélite.
56. Si estuvieras en la superficie de Venus, ¿pesarías más o menos que aquí en la Tierra?
Demuéstralo. Usa los datos que necesites.
Datos:
masa del Sol: MS = 2,00·1030 kg;
masa de Venus: MV = 4,88·1024 kg;
radio del Sol: RS = 696000 km;
radio de Venus: RV = 6060 km;
G = 6,67·10–11 N·m2·kg–2;
distancia media Sol – Venus: 1,08·108 km.
Aceleración de la gravedad en la superficie terrestre: g = 9,8 m/s2.
57. En una bañera hay 200 L de agua de densidad 1020 kg/m3. Se sumerge en ella un cuerpo de 5 L
(5 dm3) cuya masa es 7 kg.
a) ¿Se hundirá o flotará quedando una parte fuera del agua? Explica por qué y demuéstralo con los
cálculos necesarios.
b) Calcula el peso aparente del cuerpo cuando está totalmente sumergido en la bañera.
58. Dibuja un barómetro de mercurio, explica para qué se usa y en qué se basa su funcionamiento.
Cita y enuncia los principios físicos en bases tus explicaciones.
59. Un motorista cuya masa junto con la de su moto es de 250 kg se entrena en una pista circular
plana de 100 m de radio, y circula con velocidad constante de 180 km/h. Calcula su velocidad
angular, su frecuencia de giro y su período.
60. ¿Qué fuerza es la que impide al motorista del ejercicio anterior salirse de la pista? Calcula
también su valor.
61. Explica brevemente la Teoría del Big Bang. ¿Qué razones tiene la comunidad científica para
aceptar esta teoría?
62. Calcula el valor de la fuerza con que el Sol atrae a Venus. Usa los datos que necesites.
Datos:
masa del Sol: MS = 2,00·1030 kg;
masa de Venus: MV = 4,88·1024 kg;
radio del Sol: RS = 696000 km;
radio de Venus: RV = 6060 km;
G = 6,67·10–11 N·m2·kg–2;
distancia media Sol – Venus: 1,08·108 km.
Aceleración de la gravedad en la superficie terrestre: g = 9,8 m/s2.
63. Un edificio se abastece de agua de un depósito situado en su azotea, a 12 m de altura sobre la .
Calcula la diferencia de presión que tendrá el agua entre el primer y el segundo piso, situados
respectivamente a 3 y a 6 m de la calle.
Densidad del agua = 1,00 g/cm3
64. En las aguas del Mar Muerto el cuerpo humano tan sólo se sumerge, poco más o menos, hasta
la cintura. Flotamos mejor. ¿Por qué? Explica el fenómeno citando y enunciando los principios
físicos en que bases tus razonamientos.
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