FICHA A2-P07

Masa colgada de un resorte

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TipoPrincipal Dificultad Puntos6 pts Tiempo máx.13 min Media6 min Si no sabes la teoría+15 min Origen preguntaAdaptado Verificación soluciónMarkscheme oficial De fuente real
Material necesario — Cuadernillo de datos: sí hace falta — ley de Hooke y energía potencial elástica (Tema A.2, p. 6).
Prerrequisitos
  • Ley de Hooke: F = kx
  • En equilibrio, la fuerza del resorte iguala al peso del objeto colgado
  • Energía potencial elástica: Eₚ = ½kx²

Un objeto de masa 1,0 kg cuelga en reposo de un resorte vertical. El resorte tiene masa despreciable y su constante k es 20 N m⁻¹.

a Calcule la extensión del resorte en la posición de equilibrio. [2]
b Calcule la energía potencial elástica almacenada en el resorte. [2]
c Si se cuelga una segunda masa idéntica (masa total 2,0 kg), calcule la nueva extensión de equilibrio. [2]
Pistas progresivas
Teoría básica
  • Ley de Hooke: F = kx. — En el Cuadernillo, p. 6 (Tema A.2), como FH = −kx.
  • Energía potencial elástica: Eₚ = ½kx². — En el Cuadernillo, p. 6 (Tema A.3).
  • En equilibrio (objeto en reposo colgado del resorte), la fuerza neta es cero: la fuerza del resorte iguala al peso. — Consecuencia de F = ma con aceleración nula, no es una fórmula aparte del cuadernillo.
Refuerzo
Libro — Oxford Physics 2023 — Topic A.2 Forces and momentum, ley de Hooke y energía elástica.
Cuadernillo — Cuadernillo de datos de Física — Tema A.2 p. 6 (F=kx) y A.3 p. 6 (Eₚ=½kx²).
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Apartado a) — En equilibrio: kx = mg → x = mg/k = (1.0 × 9.81) / 20 ≈ 0.49 m.
Apartado b) — Eₚ = ½kx² = ½ × 20 × 0.49² ≈ 2.4 J (la opción del examen original, redondeando con g ≈ 10, era 2.5 J).
Apartado c) — Con el doble de masa: x' = (2.0 × 9.81) / 20 ≈ 0.98 m — el doble de la extensión del apartado a), como cabía esperar.
Variantes de este problema

Problemas de prueba generados a partir de esta ficha — mismo prerrequisito y habilidad, enunciado distinto. Sirven para comprobar si lo que marcaste aquí está realmente dominado.