examen3-3 (soluciones)

Nombre:
C.I.:
Examen Física General I (Biociencias – Geociencias)
3/3/2010
Algunos datos que pueden ser útiles: 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; 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; densidad del hielo= 917 kg/m3; calor
específico del vapor de agua=6,03x104 J/kgCº; Momento de inercia de una barra = ML2/12
1.
Se dispone de un recipiente cilíndrico de largo total L = 1 m, que en su interior contiene
un pistón unido a un resorte de constante elástica k = 10 4 N/m y longitud natural L. El espacio
entre las paredes del cilindro y el pistón está aislado térmicamente y aloja 3 moles de gas ideal,
como se muestra en la figura. Si el sistema se encuentra en equilibrio térmico y mecánico a una
temperatura de 25ºC, ¿cuál es la longitud d del resorte en dicha configuración?
a) d = 0,39 m
b) d = 0,86 m
c) d = 0,75 m
d) d = 0,26 m
e) d = 0,14 m
2.
Dos bloques se conectan por medio de una cuerda inextensible sin masa que pasa por
una polea sin fricción, como se muestra en la figura. El bloque de masa m1 está apoyado sobre
una superficie rugosa y se conecta a un resorte cuya constante elástica es k. El sistema se libera
m g
a partir del reposo, cuando el resorte no está estirado. Si m2 cae una distancia h  1,4 2 antes
k
de quedar en reposo, y m2 = 1,4 m1, el coeficiente de rozamiento cinético entre m1 y la
superficie vale:
a) 0,42
b) 0,33
c) 0,39
d) 0,36
k
e) 0,45
3.
Una masa m que pende de un hilo fijo del techo de un ascensor, describe un
movimiento circular uniforme de radio R y velocidad angular ω en un plano horizontal, como
muestra en la figura. El ascensor asciende con aceleración a. La velocidad angular del
movimiento circular uniforme en función de los parámetros del problema está dada por.
a) tg() Rg / a
b) tg()(a g) / R
c) 2cos()(g a) / R
d) sen() (g a) / a
e) cos()(g a) / R
4.
El techo de una vivienda ha sido rodeado de un murete periférico de 30 cm de altura.
Los días de lluvia por acción de este murete se acumula agua en el techo hasta el borde del
murete. A efectos de poder desagotarla, se diseñó una cañería de desagüe de 2,5cm de diámetro,
como se muestra en la figura.
Suponga que inicialmente la salida (punto S) del caño está cerrada con un tapón.
En estas condiciones, la fuerza de fricción mínima que se ejerce entre las paredes del caño y el
tapón para que este contenga el agua, y una vez removido el tapón, el alcance horizontal
(medidos desde S) que tendrá el agua son respectivamente:
a) 63,2N y 2,4m
b) 63,2N y 5,1m
c) 13,5N y 2,4m
d) 13,5N y 5,1m
e) 53,9N y 2,4m
m1
m2
se
5.
Una niña juega en una piscina con una pelota de unos 10 cm de radio y con una masa total de 0,2 kg. La niña sumerge
completamente la pelota hasta una profundidad de 50 cm y la sostiene allí con sus manos.
a)
Realice un esquema mostrando claramente todas las fuerzas que actúan sobre la pelota cuando esta es sostenida
bajo el agua. ¿Cuál es el valor de la fuerza que debe hacer la niña con sus manos? ¿Qué dirección y sentido tiene
esa fuerza?
b) Luego la niña suelta la pelota. ¿Qué aceleración inicial sufrirá la pelota? ¿Qué dirección y sentido tendrá dicha
aceleración?
c)
Estime la velocidad que tendrá la pelota cuando esta llega a tocar la superficie del agua (desprecie el efecto del
rozamiento con el agua). ¿En una situación real la velocidad sería mayor, menor o aproximadamente igual al
valor estimado? Justifique su respuesta.
d) Si la pelota saliera del agua con la velocidad estimada en la parte anterior ¿qué altura máxima alcanzaría? A partir
de su experiencia cotidiana ¿le parece que ese es un valor razonable? Justifique su respuesta.
Nombre:
C.I.:
6. Dos patinadores artísticos están practicando en una pista. Las masas de Aníbal (A) y de Beatriz (B)
verifican: MB = 3⁄4 MA. La fuerza de rozamiento entre los patines y la pista se supone despreciable.
Considere la masa de los patinadores concentrada en su centro de masa.
Un número de su actuación consiste en moverse a lo largo de rectas paralelas separadas una distancia D, con velocidades
de igual módulo, vA = vB = v0, pero de sentido opuesto. Al cruzarse, los patinadores extienden sus brazos, se agarran de las
manos y continúan rígidamente unidos, manteniendo entre ellos la distancia D.
a) Hallar la velocidad del centro de masa de los dos patinadores.
b) Hallar la velocidad de giro de los patinadores, respecto del centro de masas.
c) Tras dar una vuelta completa, los patinadores encogen los brazos hasta acercarse a una distancia de D’ = 2/3 D, dan otra
vuelta completa y se sueltan, saliendo en la misma dirección inicial. Determinar el módulo de la velocidad de cada
patinador respecto a la pista, luego de que se sueltan.
d) Si la duración del contacto entre los patinadores es de 2.5 segundos, evalúe la fuerza media que A le ejerce a B. ¿Es ésta
igual a la que B le ejerce a A?