Energía de enlaceVersion en ligne En esta actividad resolverás algunos problemas relacionados con las energías de enlace, cinética y potencial, así como la velocidad de escape. Ten a la mano tu calculadora científica. par Oscar Ocampo Cervantes 1 Spiderman se mantiene a 30 m del suelo sostenido por su telaraña; de pronto, el Duende Verde la corta y el héroe cae libremente con el depósito de telaraña vacío. Si la masa de Peter Parker es de 75 kg, ¿Cuál es la cantidad de energía cinética al momento del impacto? a 908 J b 2.25x10³ J c 2.21x10⁴ J d 1.35x10⁵ J 2 La rapidez de desplazamiento de un caracol es de 1.5 km/h y su masa es de 25 g. Si se desplaza sobre una tabla de 10 m de longitud que forma un ángulo de 20° respecto de la horizontal, determina el valor de su energía mecánica al llegar al extremo de la tabla. a 0.0022 J b 0.8400 J c 0.8422 J d 2.45 J 3 Según científicos de la Universidad John Moores de Liverpool, la rapidez media de un balón de fútbol necesaria para no fallar un penal debe ser de 27 m/s. Si la masa del esférico es de 430 g, ¿Qué altura alcanzaría el balón si la energía cinética asociada al movimiento se utilizara para elevarlo verticalmente? a 5.81 m b 37.16 m c 74.31 m d 156.74 m 4 La masa estimada de la Estación Espacial Internacional es de 420 toneladas, su órbita media es de 4.3 x 10⁴ km. ¿Cuál es la magnitud de la energía de enlace? a -1.94x10⁹ J b -3.89x10¹² J c -1.94x10¹² J d -1.94x10¹⁵ J 5 La masa del satélite espacial Morelos I es de 512 kg y su órbita media de 2.25 x 10⁵ km. ¿Cuál es la magnitud de su energía de enlace? a -4.53x10⁸ J b -4.53x10¹¹ J c -9.06x10¹¹ J d -4.53x10¹³ J 6 Suponiendo que una nave espacial lograra llegar a Júpiter, ¿cuál sería la velocidad de escape del planeta? Investiga los datos necesarios para contestar. a 4.26x10⁴ m/s b 6.018x10⁴ m/s c 1.90x10⁶ m/s d 3.62x10⁹ m/s Explicación 1 Para resolver este ejercicio deberás tomar en cuenta las ecuaciones de caída libre o de energía cinética y potencia, así como la ley de conservación de la energía. Por cualquiera de los dos caminos llegarás a la misma respuesta. 2 Lo primero será convertir la rapidez de km/h a m/s. Posteriormente, aplicando funciones trigonométricas deberás calcular la altura en el extremo de la tabla. Con estos datos podrás calcular la energía cinética y potencial, para, finalmente, obtener la magnitud de la energía mecánica. 3 Lo primero será obtener la masa del balón expresada en kg, posteriormente, deberás calcular la energía cinética asociada a su movimiento, esta será igual a la cantidad de energía potencial si se desea saber qué altura alcanza. Para ello, de la ecuación de energía potencial despejarás la altura y sustituir los datos, así, obtendrás la respuesta. 4 Lo primero será convertir la masa de toneladas a kilogramos y la distancia de km a m. Una vez realizado lo anterior, solo deberás sustituir los datos en la ecuación de la energía de enlace y realizar el cálculo, no olvides que el resultado es un número negativo. 5 En este caso, lo primero será convertir la distancia a metros, posteriormente solo deberás sustituir en la ecuación de energía de enlace y obtener el resultado. 6 Después de obtener los datos lo primero será verificar que las unidades en las que se expresan sean correctas. Posteriormente, deberás sustituirlos en la ecuación de velocidad de escape y realizar la operación correspondiente para obtener el resultado.
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