10.º gradoRuta de edumaterial
Qué vas a aprender
- Aplicar el modelo científico comprobando condiciones, magnitudes y relaciones del caso.
- Evaluar una conclusión, proponer un contraste y comunicar límites de la evidencia.
Antes de empezar
- Leer registros y comparar magnitudes con unidades comunes.
- En el modelo E mecánica = m·g·h + m·v²/2. Sin fricción se conserva; con fricción parte se transforma en energía interna del sistema y entorno. No se pierde energía total por disminuir la mecánica. Usa g = 10 m/s² cuando se indique.
Seguir energía y comparar una tarea
Energía mecánica suma cinética y potencial. Con masa constante y g dado, E = mv²/2 + mgh. La referencia de altura debe ser común. Una transformación hacia energía interna reduce la mecánica sin destruir energía total.
Trabajo gravitatorio útil de un elevador es m·g·Δh. Dividir ese trabajo por la duración da potencia útil media. Igual trabajo en menos tiempo implica mayor tasa, pero no necesariamente menor consumo de entrada.
La eficiencia compara útil con entrada. Para decidir entre equipos se registran tarea, tiempo y energía consumida. Un equipo puede ser rápido y poco eficiente; las magnitudes no se sustituyen entre sí.
- Eficiencia energética
- Cociente entre energía útil para la tarea y energía de entrada durante el mismo ciclo. La eficiencia es adimensional; potencia útil y energía útil son magnitudes distintas.
Relaciona el modelo con el registro
- Calcula cinética y potencial respecto al mismo nivel o trabajo m·g·Δh.
- Separa transformación mecánica, entrega útil y entrada registrada.
- Divide útil por entrada para eficiencia y útil por duración para potencia; explica cada comparación.
Un caso resuelto
Una pieza de 5 kg baja 2 m desde reposo con g = 10; llega con 70 J de cinética. ¿Qué transformación exige el balance?
- Inicial: 5·10·2 = 100 J.
- Final mecánica al nivel cero: 70 J.
- La diferencia es 30 J hacia otras formas.
Se transformaron 30 J de energía mecánica; el balance total requiere incluir entorno.
Una inferencia que hay que revisar
Potencia mayor significa menor energía para cada tarea.
Para igual tarea, el consumo se decide con eficiencia y duración del ciclo.
La corrección conserva las condiciones del modelo y distingue lo medido de lo inferido.
- Energía mecánica suma cinética y potencial. Con masa constante y g dado, E = mv²/2 + mgh. La referencia de altura debe ser común. Una transformación hacia energía interna reduce la mecánica sin destruir energía total.
- Para igual tarea, el consumo se decide con eficiencia y duración del ciclo.
Compruébalo ahora
Una pieza de 4 kg entra a un tramo horizontal con 8 m/s y sale con 5 m/s. Calcula transformación mecánica y explica dónde podría registrarse.
Ver solución explicada
Respuesta: Criterios: responder todas las partes con sus condiciones y unidades; se aceptan redacciones equivalentes. Modelo: Cinéticas 128 y 50 J; se transforman 78 J, por ejemplo en energía interna de pieza y superficie.
La diferencia usa rapidez al cuadrado, no resta de velocidades.
A eleva 10 kg 3 m en 5 s con entrada 500 J. B hace igual tarea en 8 s con entrada 400 J. Con g = 10, compara potencia útil y eficiencia, y elige según menor consumo.
Ver solución explicada
Respuesta: Criterios: responder todas las partes con sus condiciones y unidades; se aceptan redacciones equivalentes. Modelo: Trabajo común 300 J; potencias 60 y 37,5 W; eficiencias 60 y 75 %. B consume menos aunque tarda más.
Se sostienen dos comparaciones distintas sin inventar que la mejor alternativa coincide.
Un péndulo no llega a su altura inicial. Un informe dice que desapareció energía. Formula un balance que permita revisarlo y una medición adicional.
Ver solución explicada
Respuesta: Criterios: responder todas las partes con sus condiciones y unidades; se aceptan redacciones equivalentes. Modelo: Incluiría péndulo, aire y soporte; mediría energía inicial/final y transferencias o calentamiento. La caída mecánica no demuestra desaparición total.
El límite del sistema decide qué transferencias deben inventariarse.
Una esfera de 2 kg parte a 5 m con 4 m/s. Al llegar al nivel cero tiene 10 m/s, con g = 10. Calcula si el resultado exige aporte externo o transformación hacia entorno y justifica.
Ver solución explicada
Respuesta: Criterios: responder todas las partes con sus condiciones y unidades; se aceptan redacciones equivalentes. Modelo: Inicial 100 + 16 = 116 J; final 100 J; quedan 16 J para otras formas. No exige aporte externo en ese balance.
La velocidad final se interpreta usando ambas componentes iniciales.
Alineación curricular y fuentes
- Colombia: 10.º; selección parcial indicada en DOSSIER-MEN. EBC por banda 10–11 cuando corresponde, con secuenciación editorial. · Derechos Básicos de Aprendizaje: Ciencias Naturales, V.1
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