Test: Energía, trabajo y transformaciones (20 preguntas)
Preguntas y respuestas del test
1. ¿Qué es el calor en una interacción entre dos cuerpos?
Energía térmica transferida del cuerpo más caliente al más frío
Estado térmico que caracteriza a cada cuerpo en equilibrio
Movimiento molecular que permanece igual en ambos cuerpos
Energía interna total almacenada en el cuerpo de mayor temperatura
Energía térmica transferida del cuerpo más caliente al más frío
Explicación
El calor es energía térmica que se transfiere desde un cuerpo con mayor temperatura hacia otro con menor temperatura. La temperatura describe el estado térmico, pero no constituye por sí misma una transferencia de energía.
2. Un cuerpo posee energía cinética y energía potencial. ¿Cómo se obtiene su energía mecánica?
Restando la energía potencial de la cinética
Dividiendo la energía cinética entre la potencial
Sumando sus energías cinética y potencial
Multiplicando sus energías cinética y potencial
Sumando sus energías cinética y potencial
Explicación
La energía mecánica es la suma de la energía potencial y la energía cinética, según Em=Ep+Ec. Multiplicar, restar o dividir ambas energías no corresponde a la definición de energía mecánica.
3. Dos objetos tienen la misma temperatura, pero uno contiene más materia que el otro. ¿Qué comparación es correcta?
Pueden tener distinta energía térmica total aunque compartan temperatura
El objeto más grande necesariamente tiene una temperatura mayor
La temperatura mide directamente toda la energía térmica del objeto
Deben tener la misma energía térmica total porque tienen igual temperatura
Pueden tener distinta energía térmica total aunque compartan temperatura
Explicación
La temperatura indica el estado térmico, mientras que la energía térmica total también depende de la cantidad de materia. Por eso, dos cuerpos con igual temperatura pueden contener cantidades totales de energía diferentes.
4. ¿Qué diferencia fundamental existe entre el trabajo y la potencia?
El trabajo indica una rapidez y la potencia una cantidad realizada
El trabajo mide una fuerza y la potencia mide un desplazamiento
El trabajo mide un tiempo y la potencia mide una energía almacenada
El trabajo indica una cantidad realizada y la potencia su rapidez
El trabajo indica una cantidad realizada y la potencia su rapidez
Explicación
El trabajo expresa la cantidad de trabajo realizada, mientras que la potencia indica la rapidez con que se realiza, es decir, el trabajo por unidad de tiempo. Confundir ambas magnitudes invierte sus significados físicos.
5. Una persona empuja una pared con gran esfuerzo, pero la pared no se desplaza; ¿qué ocurre desde el punto de vista del trabajo físico?
Se realiza trabajo físico porque existe una fuerza aplicada
No se realiza trabajo físico porque no hay desplazamiento
El trabajo físico equivale a la energía gastada por la persona
El trabajo físico depende de la duración del esfuerzo
No se realiza trabajo físico porque no hay desplazamiento
Explicación
El trabajo físico requiere que una fuerza produzca desplazamiento, por lo que empujar una pared inmóvil no constituye trabajo físico sobre ella. La fuerza y el esfuerzo pueden existir, pero falta el desplazamiento necesario.
6. Una máquina consume 500J y entrega 350J como energía útil. ¿Qué cantidad corresponde a la energía perdida?
500J, porque toda la energía consumida se considera perdida.
350J, porque la energía útil forma parte de las pérdidas.
850J, porque las energías consumida y útil se suman.
150J, porque Wp=Wc−Wu.
$$150\ \text{J}$$, porque $$W_p = W_c - W_u$$.
Explicación
La energía consumida se distribuye entre la energía útil y la energía perdida: Wc=Wu+Wp; por tanto, Wp=500−350=150J. La energía útil es la fracción aprovechada y no debe contarse como energía perdida.
7. En una central térmica convencional, ¿qué secuencia representa la transformación principal de la energía?
Térmica, química, mecánica y eléctrica, mediante caldera, combustible, turbina y alternador.
Química, eléctrica, térmica y mecánica, mediante combustible, alternador, caldera y turbina.
Química, térmica, mecánica y eléctrica, mediante combustible, caldera, turbina y alternador.
Mecánica, térmica, química y eléctrica, mediante turbina, caldera, combustible y alternador.
Química, térmica, mecánica y eléctrica, mediante combustible, caldera, turbina y alternador.
Explicación
En la central térmica, la energía química del combustible se convierte sucesivamente en térmica, mecánica y eléctrica mediante la caldera, la turbina y el alternador. Las demás secuencias alteran el orden de las transformaciones o asignan de forma incorrecta los dispositivos.
8. ¿Qué ocurre con la energía potencial gravitatoria de un cuerpo cuando aumenta su altura respecto al centro de la Tierra, manteniendo constantes su masa y la gravedad?
Aumenta proporcionalmente a la altura
Permanece igual aunque cambie la altura
Disminuye proporcionalmente a la altura
Se transforma directamente en energía eléctrica
Aumenta proporcionalmente a la altura
Explicación
La energía potencial gravitatoria se calcula mediante Ep=mgh, por lo que aumenta al elevarse la altura si la masa y la gravedad permanecen constantes. La energía cinética, en cambio, se relaciona con la velocidad del cuerpo.
9. Una máquina consume 800J y proporciona 600J de energía útil. ¿Cuál es su rendimiento porcentual?
133%, calculado mediante η(%)=600800⋅100.
25%, calculado mediante η(%)=800200⋅100.
75%, calculado mediante η(%)=800600⋅100.
200%, calculado mediante η(%)=100800−600⋅100.
$$75\%$$, calculado mediante $$\eta(\%) = \frac{600}{800}\cdot100$$.
Explicación
El rendimiento porcentual se obtiene dividiendo la energía útil entre la consumida y multiplicando por 100: η=800600⋅100=75%. La diferencia entre ambas energías representa la pérdida, no el rendimiento útil.
10. ¿Qué equivalencia define al watt como unidad del Sistema Internacional de potencia?
Un joule realizado en un segundo
Un kilogramo movido a una velocidad constante
Un joule acumulado durante un minuto
Un newton desplazado durante un metro
Un joule realizado en un segundo
Explicación
El watt equivale a un joule de trabajo realizado en un segundo, porque la potencia es trabajo por unidad de tiempo. Un newton aplicado a un metro describe un joule, que es unidad de trabajo, no de potencia.
11. ¿Qué describe mejor la energía interna de un cuerpo?
La energía transferida entre cuerpos por una diferencia de temperatura
La suma de las energías microscópicas debidas al movimiento y separación de sus moléculas
La energía asociada exclusivamente a la velocidad del cuerpo como un todo
La medida del estado térmico independiente de la cantidad de materia
La suma de las energías microscópicas debidas al movimiento y separación de sus moléculas
Explicación
La energía interna reúne las energías que poseen las moléculas por su movimiento y por su separación. La energía transferida por diferencia de temperatura es el calor, mientras que el estado térmico se expresa mediante la temperatura.
12. Durante la caída de un objeto sin rozamiento, ¿qué sucede con su energía mecánica?
Disminuye porque la energía potencial deja de existir
Permanece constante porque la energía potencial tampoco cambia
Aumenta porque la energía cinética crece durante la caída
Permanece constante mientras cambia la distribución entre sus energías
Permanece constante mientras cambia la distribución entre sus energías
Explicación
Cuando actúan solo fuerzas conservativas, la energía mecánica permanece constante: la energía potencial perdida se transforma en energía cinética. La energía potencial sí cambia durante la caída, aunque la suma de ambas energías se conserve.
13. Según la relación de Einstein, ¿qué energía se libera cuando desaparece una masa m?
E=mc2
E=21mv2
E=c2m
E=mgh
$$E = mc^2$$
Explicación
La pérdida de masa se relaciona con una energía liberada mediante E=mc2, donde c es la velocidad de la luz. Las expresiones mgh y 21mv2 describen energías potencial gravitatoria y cinética, respectivamente.
14. ¿Qué expresión permite calcular el trabajo de una fuerza que forma un ángulo α con el desplazamiento?
W=F⋅s⋅cosα
W=sF⋅cosα
W=Fs⋅cosα
W=F⋅s⋅sinα
$$W = F \cdot s \cdot \cos\alpha$$
Explicación
El trabajo se obtiene multiplicando la fuerza, el desplazamiento y el coseno del ángulo entre ambos vectores. El seno no representa el componente de la fuerza paralelo al desplazamiento, y las otras expresiones alteran las relaciones físicas.
15. ¿Qué capacidad caracteriza a la energía en los cuerpos?
Realizar trabajo y producir cambios en la materia
Mantener constante la velocidad de un cuerpo
Medir la duración de un movimiento físico
Determinar la dirección de una fuerza aplicada
Realizar trabajo y producir cambios en la materia
Explicación
La energía es la capacidad de los cuerpos para realizar trabajo y producir cambios en la materia. La velocidad, el tiempo y la dirección de una fuerza son magnitudes relacionadas, pero no definen la energía.
16. ¿Qué signo tiene el trabajo de una fuerza cuando forma un ángulo de 120° con el desplazamiento?
Es negativo porque corresponde a un trabajo resistente
Es positivo porque toda fuerza aplicada realiza trabajo motor
Es máximo porque el ángulo supera los 90°
Es nulo porque la fuerza no tiene componente útil
Es negativo porque corresponde a un trabajo resistente
Explicación
Un ángulo de 120° está entre 90° y 180°, intervalo en el que el trabajo es resistente y negativo. El trabajo nulo corresponde a 90°, mientras que el trabajo motor positivo se presenta con ángulos menores de 90°.
17. ¿Qué principio describe correctamente lo que ocurre con la energía durante una transformación?
La energía permanece almacenada en el mismo cuerpo durante toda transformación.
La energía desaparece parcialmente cuando una parte deja de ser aprovechable.
La energía cambia de forma o se transfiere entre cuerpos, pero no se crea ni se destruye.
La energía surge cuando un sistema transforma trabajo en calor.
La energía cambia de forma o se transfiere entre cuerpos, pero no se crea ni se destruye.
Explicación
El principio de conservación establece que la energía no se crea ni se destruye, sino que cambia de forma o pasa de un cuerpo a otro. La energía que deja de ser útil no desaparece, sino que se transforma o se transfiere, a menudo como energía perdida.
18. ¿Cómo se define el rendimiento de una máquina?
Como la relación entre la energía útil entregada y la energía consumida, η=WcWu.
Como la relación entre la energía consumida y la energía útil entregada, η=WuWc.
Como la suma de la energía útil entregada y la energía consumida, η=Wu+Wc.
Como la diferencia entre la energía consumida y la energía perdida, η=Wc−Wp.
Como la relación entre la energía útil entregada y la energía consumida, $$\eta = \frac{W_u}{W_c}$$.
Explicación
El rendimiento compara la parte útil obtenida con la energía o el trabajo consumido, por lo que se expresa como η=WcWu. Invertir el cociente o sustituirlo por una suma o una diferencia no representa esa relación.
19. ¿Qué expresión permite calcular la energía cinética de un cuerpo de masa m que se desplaza con velocidad v?
Ec=mgh
Ec=21mv2
Ec=21mgv
Ec=mv
$$E_c = \frac{1}{2}mv^2$$
Explicación
La energía cinética está asociada al movimiento y se calcula multiplicando la mitad de la masa por el cuadrado de la velocidad. La expresión mgh corresponde a la energía potencial gravitatoria, que depende de la posición y la altura.
20. Una fuerza de 20 N actúa en la misma dirección que un objeto que se mueve a 3 m/s; ¿qué potencia desarrolla la fuerza?
6,67W
23W
60W
0,15W
$$60\ \mathrm{W}$$
Explicación
Cuando la fuerza y la velocidad tienen la misma dirección, se usa P=F⋅v, de modo que P=20×3=60W. Dividir la fuerza entre la velocidad no corresponde a la relación indicada para este caso.
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¿Qué es la energía en física?
La capacidad de los cuerpos para realizar trabajo y producir cambios.
¿Cómo se define el trabajo en física?
El producto del componente de la fuerza a lo largo del desplazamiento por el desplazamiento.