FICHA A3-P01

La caja que frena por fricción

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TipoPrincipal Curso2º BI Dificultad Puntos5 pts Tiempo máx.11 min Media5 min Si no sabes la teoría+20 min Origen preguntaAdaptado Verificación soluciónVerificado por razonamiento independiente Completado con IA
Material necesario — Cuadernillo de datos: sí hace falta — la fórmula de energía cinética (Tema A.3, p. 6).
Prerrequisitos
  • Energía cinética: Ec = ½mv²
  • Teorema trabajo-energía: el trabajo realizado por una fuerza es igual al cambio de energía cinética
  • Trabajo realizado por una fuerza constante: W = F·d
  • La fricción siempre realiza trabajo negativo sobre un objeto en movimiento (se opone al desplazamiento)

Una caja de masa 2 kg es empujada con una velocidad inicial de 10 m s⁻¹ sobre un suelo horizontal rugoso. Una fuerza de fricción uniforme de 10 N actúa sobre la caja, oponiéndose a su movimiento.

a Calcule la energía cinética inicial de la caja. [1]
b Calcule la rapidez de la caja en el instante en que su energía cinética se ha reducido a la mitad. [2]
c Usando el teorema trabajo-energía, calcule la distancia recorrida por la caja en ese instante. [2]
Pistas progresivas
Teoría básica
  • Energía cinética: Ec = ½mv². — En el Cuadernillo, p. 6 (Tema A.3).
  • Trabajo de una fuerza constante: W = Fs cos θ (aquí θ = 180°, porque la fricción se opone al movimiento). — En el Cuadernillo, p. 6 (Tema A.3).
  • Teorema trabajo-energía: el trabajo neto realizado sobre un objeto es igual a su variación de energía cinética. — Consecuencia directa de las fórmulas anteriores, no es una fórmula aparte del cuadernillo.
Refuerzo
Libro — Oxford Physics 2023 — Topic A.3 Work, energy and power, teorema trabajo-energía.
Cuadernillo — Cuadernillo de datos de Física — Tema A.3, p. 6 (Ec, trabajo).
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Apartado a) — Ec = ½mv² = ½ × 2 × 10² = 100 J.
Apartado b) — Ec/2 = 50 J = ½ × 2 × v² → v² = 50 → v = √50 ≈ 7.1 m s⁻¹.
Apartado c) — Trabajo de la fricción = variación de Ec: Ff × d = 100 − 50 = 50 J → d = 50 / 10 = 5 m.
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.