Problema de prueba

Este problema es una variante de A3-P03 — Energía perdida por fricción en un tobogán — mismo prerrequisito y habilidad, con otro enunciado y otros números. Se usa para comprobar si esa ficha está realmente dominada, no para practicarla de nuevo.

FICHA EXAMEN04-3

Energía perdida por fricción en una rampa

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TipoPrueba Dificultad Puntos5 pts Tiempo máx.13 min Origen preguntaRedactado Verificación soluciónVerificado por razonamiento independiente Completado con IA
Prerrequisitos
  • Energía potencial gravitatoria Ep=mgh
  • Energía cinética Ec=½mv²
  • Con pérdidas por fricción la energía no se conserva del todo pero se puede seguir cuánta se pierde
  • Trabajar con variables (m, g) sin números concretos: la masa se cancela

Se suelta una vagoneta de masa m desde el reposo en el punto X y se desliza por una rampa hasta el punto Y. La distancia vertical entre X e Y es de 20 m. Durante el movimiento, se pierde como fricción un 25 % de la energía potencial gravitatoria inicial de la vagoneta.

a Exprese, en términos de m, la energía potencial gravitatoria perdida por la vagoneta entre X e Y. [1]
b Calcule qué fracción de la energía potencial gravitatoria inicial se convierte en energía cinética en Y. [1]
c Demuestre que la rapidez de la vagoneta en Y es v = √(30g). [3]
Pistas progresivas
Refuerzo
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Apartado a) — Ep perdida = mgh = mg × 20 = 20mg.
Apartado b) — Si se pierde el 25 % por fricción, queda el 75 % (0,75) para convertirse en energía cinética.
Apartado c) — Ec(Y) = 0,75 × Ep(X) → ½mv² = 0,75 × mg × 20 = 15mg. Cancelando m: ½v² = 15g → v² = 30g → v = √(30g).