examen12-7

Nombre:
C.I.:
Examen Física General I (Biociencias – Geociencias)
12/7/2006
Datos: densidad del agua: 1,0x103 kg/m3; calor específico del agua: 1,0 cal/g ºC; g=9,8 m/s2; 1 cal =4,186 J; 1 atm=1,013 x 105 Pa;
masa molecular del helio: 4 g/mol; calor específico del plomo:128 J/kg.ºC; 1 atm=760 mm de Hg; R=8,31 J/ºK.mol
1.
Un niño juega con una boleadora, haciéndola girar como se muestra en la figura. La
cuerda en todo momento está formando un ángulo de 50° con la vertical. La boleadora gira con
una rapidez de 2 m/s. Determine el largo de la cuerda.
a) 22 cm
b) 37 cm
c) 45 cm
d) 53 cm
e) 67 cm
2.
Una barra de masa despreciable y 1,2m de longitud gira a 1,5 rev/s en sentido
antihorario sobre un plano vertical. La barra sostiene dos masas puntuales idénticas A y B en
su punto medio y en su extremo respectivamente, que pueden ser soltadas de su conexión con
la barra. Si se sueltan cuando la barra está en la posición horizontal de la figura, entonces:
a) la altura alcanzada por A es 4,9 m menor que la alcanzada por B
b) la altura alcanzada por A es 9,4 m mayor que la alcanzada por B
c) la altura alcanzada por A es 12 cm menor que la alcanzada por B
d) la altura alcanzada por A es 24 cm mayor que la alcanzada por B
e) A y B alcanzan la misma altura
50°
A
3.
Si un avión vuela horizontalmente en el aire en calma, debe de existir una fuerza hacia arriba que compense su
peso. ¿Cual de los siguientes argumentos físicos explica razonablemente la existencia de dicha fuerza?
a) Debemos observar que el aire está en reposo respecto al suelo. Como la presión hidrostática depende
exclusivamente de la altura, la presión en el plano horizontal inmediatamente por debajo del avión es mayor que la presión
en el plano horizontal inmediatamente por encima, y la diferencia entre estas dos presiones provoca la fuerza neta hacia
arriba.
b) Debemos observar que el aire está en reposo respecto al suelo. El avión experimenta entonces un empuje hacia
arriba igual al peso del aire desalojado de acuerdo con el Principio de Arquímedes.
c) Debemos observar que el aire está en movimiento horizontal respecto al avión. Se diseñan las alas para que la
velocidad del aire sea mayor por encima que por debajo de las mismas; entonces la ecuación de Bernoulli implica que la
presión será menor por encima que por debajo y esta diferencia provoca la fuerza neta hacia arriba.
d) Debemos observar que el aire está en movimiento horizontal respecto al avión. Se diseñan las alas para que la
velocidad del aire sea menor por encima que por debajo de las mismas; entonces la ecuación de Bernoulli implica que la
presión será menor por encima que por debajo y esta diferencia provoca la fuerza neta hacia arriba.
e) No importa el movimiento del aire respecto al avión o al suelo. Como la fuerza vertical que sostiene a un
cuerpo dentro de un fluído es debida exclusivamente a la diferencia de densidades, se obtiene la fuerza necesaria
manteniendo el aire del interior del avión a menor densidad que el aire del exterior.
4.
Dos esferas de igual volumen están sujetas mediante un hilo de masa despreciable. El conjunto está
sumergido en agua, de modo que en equilibrio, sólo queda por encima del nivel del agua la mitad de la esfera
superior, tal como se muestra en la figura. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?
a) La tensión en el hilo es mayor que el peso de la esfera sumergida totalmente.
b) La tensión en el hilo es menor que el peso de la esfera sumergida totalmente.
c) La densidad de la esfera parcialmente sumergida es mayor que la de la esfera totalmente
sumergida
d) La densidad de la esfera totalmente sumergida es menor que la del agua
e) La tensión en el hilo es mayor que el empuje de Arquímedes sobre la esfera parcialmente
sumergida.
5.
Calcule el calor que se necesita entregar para que se produzca la expansión isotérmica de 5 g de helio a 17 ºC,
desde un volumen de 11 m3 hasta uno de 18 m3.
a) 1000 J
b) 142 J
c) 1664 J
d) 850 J
e) 1484 J
6.
Una cierta cantidad de hidrógeno gaseoso a 0º C y presión de 1 atm ocupa un volumen de 50 litros (L), ¿cuál es el
volumen que ocuparía a 35 °C y 720 mm de Hg?.
a)
22,37 L
b) 49,96 L
c) 73,24 L
d) 59,54 L
e) 37,87 L
B
7.
Una persona quiere saltar desde el techo de una casa que está a una altura de 4 m y caer parado.
Realice dos esquemas que muestren las fuerzas que actúan sobre la persona durante la caída y durante el impacto
contra el piso.
b) ¿Le convendrá durante el impacto contra el piso flexionar las piernas o mantenerlas perfectamente rígidas?
Justifique su respuesta usando conceptos físicos.
c) Estime, asumiendo algunos datos físicos sobre la persona si fuera necesario, la fuerza media de impacto contra el
piso al caer de 4m de altura de modo de quedar parado.
d) Si se asume que la máxima aceleración media que puede soportar un ser humano sin sufrir daños graves es
aproximadamente 7 veces mayor a la aceleración de la gravedad. ¿Desde qué altura máxima podría saltar una
persona de modo tal que pueda caer parada sin sufrir daños graves? Discuta lo intuitivo que puede ser el resultado
obtenido.
a)
Nombre:
C.I.:
8.
El cañón de la figura tiene una masa M=500kg y lanza balas de masa m=40kg en dirección horizontal. El cañón
está montado sobre una plataforma que tiene un coeficiente de rozamiento dinámico =0,7 y la plataforma está a una
altura h=100m del nivel del blanco. El cañón tiene, detrás de él, una pared a una distancia d=3m y el artillero (operador del
cañón) está entre el cañón y la pared. El artillero debe disparar la bala pero no morir aplastado por el cañón cuando éste
retrocede. Considere que las ruedas del cañón están trabadas y que durante el retroceso sólo puede arrastrarse por el suelo
y no puede rodar.
a) ¿Cuál es la máxima velocidad a la que el cañón puede disparar las balas de modo tal que en el retroceso no llegue a
tocar la pared?
b) Considerando que el cañón se dispara con la velocidad máxima hallada anteriormente, determine el alcance (R) de la
bala.
c) Si la bala fuera de plomo (calor específico del plomo = 128 J/kg.ºC) y al golpear contra el piso se detiene
completamente ¿cuál es la máxima temperatura que podría alcanzar la bala después del choque contra el piso? Considere
que la temperatura ambiente es de 25ºC durante todo el tiempo que dura la práctica de tiro.