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TALLER MATERIA Y ENERGIA, Ejercicios de Biofísica

TALLER MATERIA Y ENERGIA BIOFISICA

Tipo: Ejercicios

2019/2020

Subido el 20/08/2023

ximena-alonso-5
ximena-alonso-5 🇦🇷

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CFB BIOFISICA 2021
Ciclo de Formación Básica 2021
BIOFÍSICA
Taller 1
Materia y energía - Sistema de unidades básicas
Objetivos:
Entender conceptualmente los términos materia y energía.
Comprender cómo la energía potencial se puede transformar en energía
cinética.
Conocer de qué manera la energía se puede transformar en trabajo.
Interpretar unidades en los diferentes sistemas de medición de las
magnitudes fundamentales.
Actividades:
EJERCICIOS CONCEPTUALES
Materia y Energía
a. Defina materia.
b. Defina energía y mencione los diferentes tipos que puede encontrar en la naturaleza.
c. Habiendo repasado los conceptos teóricos, ¿q tipo de energía almacena una
represa hidroeléctrica? ¿Cómo se transforma y utiliza la misma?
d. ¿Y un molino de viento?, ¿qué cambio de energías realiza?
e. ¿Se puede producir un cambio de energía en trabajo? Mencione dos ejemplos.
Energía potencial
Ep= Energía potencial (Joule) m = masa de objeto (kg) h= altura del objeto
(m)
P= fuerza peso = m x g g= aceleración de la gravedad (m/s2 )
f. Un automóvil es levantado a cierta altura en una rampa de la estación de servicio y
entonces tiene una energía potencial relativa al piso. Si se levantara el doble de esa
altura, ¿cuánta energía potencial tendría? Plantee y explique mediante fórmula.
g. Dos automóviles son levantados a la misma altura en las rampas de la estación de
servicio. Si uno de ellos tiene el doble de masa que el otro, ¿cómo se comparan sus
energías potenciales? Plantee y explique mediante fórmula.
h. Ahora piense que se encuentra en otro planeta, donde la aceleración de la gravedad
es el doble respecto de la Tierra. ¿Cómo afecta esto al cálculo de la energía potencial
del punto f?
E p = P h ó m g h
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Ciclo de Formación Básica 20 21

BIOFÍSICA

Taller 1

Materia y energía - Sistema de unidades básicas

Objetivos:

✓ Entender conceptualmente los términos materia y energía.

✓ Comprender cómo la energía potencial se puede transformar en energía

cinética.

✓ Conocer de qué manera la energía se puede transformar en trabajo.

✓ Interpretar unidades en los diferentes sistemas de medición de las

magnitudes fundamentales.

Actividades:

EJERCICIOS CONCEPTUALES

Materia y Energía

a. Defina materia. b. Defina energía y mencione los diferentes tipos que puede encontrar en la naturaleza. c. Habiendo repasado los conceptos teóricos, ¿qué tipo de energía almacena una represa hidroeléctrica? ¿Cómo se transforma y utiliza la misma? d. ¿Y un molino de viento?, ¿qué cambio de energías realiza? e. ¿Se puede producir un cambio de energía en trabajo? Mencione dos ejemplos.

Energía potencial

Ep= Energía potencial (Joule) m = masa de objeto (kg) h= altura del objeto (m) P= fuerza peso = m x g g= aceleración de la gravedad (m/s^2 ) f. Un automóvil es levantado a cierta altura en una rampa de la estación de servicio y entonces tiene una energía potencial relativa al piso. Si se levantara el doble de esa altura, ¿cuánta energía potencial tendría? Plantee y explique mediante fórmula. g. Dos automóviles son levantados a la misma altura en las rampas de la estación de servicio. Si uno de ellos tiene el doble de masa que el otro, ¿cómo se comparan sus energías potenciales? Plantee y explique mediante fórmula. h. Ahora piense que se encuentra en otro planeta, donde la aceleración de la gravedad es el doble respecto de la Tierra. ¿Cómo afecta esto al cálculo de la energía potencial del punto f?

E p = P ⋅ h ó m ⋅ g ⋅ h

Energía cinética (Joule)

m=masa (Kg) v= velocidad (m/s)

i. Un automóvil en movimiento tiene cierta energía cinética. Si su rapidez aumenta cuatro veces, ¿cuánta energía cinética tiene ahora, en comparación con la anterior? Plantear y responder con la fórmula. j. ¿Qué ocurre con la energía cinética si se modifica la gravedad? ¿Se modifica? Plantear y responder con la fórmula.

Energía para la vida

k. ¿En qué sentido nuestros cuerpos son máquinas? l. ¿Qué tipo de energía contienen los alimentos? m. ¿Qué sucede si uno incorpora más energía de lo que consume?

EJERCICIOS NUMERICOS

Energía potencial gravitacional = peso x altura: EP = m. g .h

  1. ¿Cuántos joule de energía potencial gana un libro de 1 kg cuando es elevado a una altura de 4 m? ¿Y cuándo se le eleva 8 m? Rta= 39.2 J y 78.4 J
  2. Calcula el incremento en energía potencial cuando un bloque de hielo de 20 kg es levantado una distancia vertical de 2 m. Rta=392 J
  3. Calcula el cambio en energía potencial de 8 millones de kg de agua que caen 50 m en las Cataratas del Iguazú. Rta =3.92x10^9 J

Energía cinética = 1/2 masa x velocidad^2 : EC = ½. m. v^2

  1. Calcula el número de joules de energía cinética que tiene un libro de 1 kg cuando es lanzado a través de un cuarto con una rapidez de 2 m/s, en línea horizontal. Rta=2 J
  2. Calcula la energía cinética de un carrito de juguete de 3 kg que se mueve a 4 m/s. Rta=24J
  3. Calcula la energía cinética del mismo carrito que se mueve con el doble de rapidez. Rta= 96 J
  1. En la siguiente figura, si la fuerza F de 5 N forma un ángulo de 30^0 con el eje x, calcule Fx y Fy. Rta= Fx= 4.33 N Fy=2.5 N TRABAJO DE UNA FUERZA F

T = F x d x cos  Unidades= Joule

T= F x d cuando la fuerza se mueve en la misma dirección del desplazamiento.

  1. Para los distintos valores del ángulo alfa, calcula el trabajo de la fuerza F al recorrer la distancia d. En todos los casos F = 10 N y d = 10 m a. α = 60° hacia abajo Rta=50J b. α = 90° Rta=0 J
  2. Calcula el trabajo realizado cuando una fuerza (aplicada en la dirección del movimiento) de 1 N mueve un libro 2 metros. Rta=2 J
  3. Calcula el trabajo realizado al levantar una barra de pesas de 51 Kg de masa, 2, metros por encima del piso. ¿Cuál es la energía potencial de la barra de pesas cuando es levantada a esta altura? Rta=1100 J

Teorema del trabajo y la energía: Trabajo = ΔEC = Ec Final – Ec Inicial

  1. ¿Cuánto trabajo se requiere para aumentar la energía cinética de un automóvil en 5000 J? Rta= 5000J
  2. ¿Qué cambio en la energía cinética experimenta un avión en el despegue, si en una distancia de 500 m se aplica una fuerza neta continua de 5000 N? Rta=2.5x10^6 J c. α = 180° d. α= 60°

Potencia = trabajo/tiempo: P = T /t = F x d/t ó P= F x vel

  1. Calcula los watts de potencia que se gastan cuando una fuerza de 1 N mueve un libro 2 m en un intervalo de tiempo de 1 s. Rta= 2 Watt
  2. Calcula la fuerza que empuja un carrito 3,5 m en un tiempo de 0,5 s, si su potencia es de 140 watts. Rta= 20N
  3. Si a una lámpara de 100 watts, la dejamos encendida durante 10 horas: a. Calcular qué energía consumió en ese período, expresada en joule. Rta=3.6x10^6 J b. ¿A qué altura se podría haber elevado un cuerpo de 100 kilogramos de peso con esa misma energía? Rta=3673.5m

Palanca F 1 x d 1 = F 2 x d 2

  1. Las tijeras para cortar papel tienen cuchillas grandes y mangos cortos, mientras que las tijeras para cortar metal tienen mangos largos y cuchillas cortas. Las tijeras para cortar pernos tienen manijas muy largas y cuchillas muy cortas. ¿Por qué son así?
  2. Si dos niños están sentados en un sube y baja, uno a una distancia de 1,5 m del centro del mismo y pesa 50 kg, ¿a qué distancia del centro se deberá sentar el segundo, que pesa 40 Kg, para quedar equilibrados? ¿Qué clase de palanca es ésta? Rta=1.87m