examen7-8 2008soluciones

Nombre:
C.I.:
Examen Física General I (Biociencias – Geociencias)
7/8/2008
Datos: densidad del agua: 1,0x103 kg/m3; calor específico del agua: 1,0 cal/g ºC; calor latente de fusión del hielo: 3,33 x 105 J/kg; calor
latente de vaporización del agua: 2,26 x 106 J/kg; g=9,8 m/s2; 1 cal =4,186 J; 1 atm=1,013 x 105 Pa; R=8,31 J/ºK.mol; Calor
específico del aire = 1000 J/kgºC; densidad del aire = 1,25 kg/m3; Calor específico del hielo = 2090 J/kgCº; calor
especifico del hierro sólido = 448 J/kgºK; densidad hierro = 7,80103kg/m3; calor específico del vapor de agua=6,03x104
J/kgCº; calor específico del vidrio=837 J/kg Cº; Momento de inercia de un disco = MR2/2; G = 6,67 x 10-11 Nm2/Kg2
1.
Un bloque se apoya en el extremo de una rampa de longitud 4m e inclinación
variable como indica la figura, con coeficientes de rozamiento estático y cinético de
0,4 y 0,3 respectivamente. La inclinación de la rampa se incrementa gradualmente
desde la posición horizontal, con el bloque en reposo, hasta el ángulo φ para el cual el
bloque comienza a moverse. Entonces la velocidad v con que el bloque llega al otro
extremo es:
a) 0,6 m/s
b) 2,7 m/s
c) 9,3 m/s
d) 14,4 m/s
e) 22,8 m/s
φ
2.
Una varilla uniforme doblada en forma de L con su lado corto de 0,10m y un
lado largo de de 0,20m , está apoyada en el vértice de una cuña como muestra la figura .
Encontrar el ángulo que forma el lado largo de la L con la vertical.
a) 14º
b) 8º
c) 35º
d) 29,5º
e) 70,2º
3.
Los discos A y B de igual densidad giran en diferentes planos horizontales en torno a
un eje vertical común que pasa por sus centros, como indica la figura. El disco A de radio R A
= 4m gira en sentido horario a 10 rad/s, mientras que el disco B de radio R B = 2m gira en
sentido antihorario a 15 rad/s. Si ahora el disco B cae sobre el A y ambos giran juntos sin
deslizar entre ellos, ¿cuál es la velocidad angular del conjunto?
a) 14,2 rad/s
b) 12,9 rad/s
c) 10, 3 rad/s
d) 8,5 rad/s
e) 5,0 rad/s
B
A
4. Cuando a un recipiente cilíndrico de 20 cm de diámetro se le cuelga un bloque de hierro de 100 N de peso de la tapa del
fondo, flota con 12 cm de su altura por encima del nivel del agua. Si ahora el bloque se coloca dentro del cilindro en lugar
de colgarse fuera, ¿cuántos centímetros de la altura del recipiente sobresalen del nivel del agua?
a) 2,9
b) 5,1
c) 7,8
d) 10,6
e) 14,3
5.
Un recipiente de vidrio de 100g de masa , contiene 200g de agua que está a 20ºC dentro de una heladera que lo
aísla del entorno . El recipiente y el agua se encuentran en equilibrio térmico. ¿Qué masa de vapor inicialmente a 130ºC
se necesitaría introducir en la heladera para calentar el agua a 50ºC?
a) 9,9g
b) 10,9g
c) 93,3g
d) 6,5g
e) 102,6g
6.
El calor intercambiado con el ambiente en una expansión isotérmica de un gas ideal es:
a) proporcional a la temperatura
b) proporcional al volumen final y al volumen inicial
c) proporcional a la diferencia entre el volumen final e inicial
d) proporcional a la presión final y a la presión inicial
e) cero
7.
En una historia de ciencia ficción ocurre que debido a un accidente producido durante una caminata espacial una
astronauta queda a 10 m de una nave espacial esférica de 100m de radio y con 100.000 kg de masa total. La astronauta
inicialmente está completamente quieta respecto a la nave y ambos están muy lejos de cualquier objeto astronómico.
La astronauta cree recordar de sus cursos de física que tal vez exista una fuerza que la atraiga hacia la nave y tal vez
esperando el tiempo suficiente pueda terminar acercándose de vuelta a la escotilla de entrada de la misma.
a)
Dibuje un diagrama de las fuerzas que actúan sobre la astronauta.
b) ¿Cuánto tiempo demoraría la astronauta en llegar de vuelta a la nave si tanto ella cómo quienes están tripulando la
misma se dedican simplemente a esperar?
La astronauta tiene en sus manos una herramienta bastante grande (3 kg) y cree recordar de sus cursos de física que si
lanzara la herramienta en cierta dirección podría apurar su regreso a la nave.
c)
Dibuje un diagrama de las fuerzas que actúan sobre la astronauta mientras ella tiene la herramienta en su mano y
mueve su brazo para lanzarla lo más rápido posible. ¿En qué dirección y sentido debería lanzar la herramienta
para que resulte de ayuda?
d) Si la astronauta (una mujer de tamaño promedio con un traje espacial muy liviano) logra darle a la herramienta
una velocidad de 8 m/s estime en cuánto podría cambiar eso el tiempo que demoraría en llegar a la nave.
Nombre:
C.I.:
8. Para poder ascender y descender con facilidad en el agua, muchos peces tienen un órgano llamado “vejiga natatoria”.
Esta es una bolsa que el pez puede llenar con gas (oxígeno y dióxido de carbono) que saca de solución en su sangre. En
esta pregunta veremos como esto permite al peso regular su profundidad sin esfuerzo de aletear.
a)
La densidad del agua de mar es 1026 kg/m3 ¿Cuál es la presión del agua en el mar como función de la
profundidad μ ? Suponer que la presión atmosférica al nivel del mar es 1 atmósfera.
Suponer que un cierto bacalao tiene masa 10 kg y, con su vejiga natatoria vacía, una densidad de 1,07 g/cm3. (Supongamos
que el pez con la vejiga natatoria vacía es incompresible como el agua lo es. Por lo tanto suponemos que la densidad del
pez en este estado es independiente de la presion del agua.)
b) Para que el pez se encuentre en equilibrio bajo el agua ¿cuál debe ser el volumen de gas en la vejiga natatoria?
c)
Para que el pez se encuentre en equilibrio a una profundidad de 30 m en agua de mar a 4 ºC ¿cuántos moles de
gas tiene que contener la vejiga natatoria?
Fundamente todas sus respuestas