examen4-2(soluciones).

Nombre:
C.I.:
Examen Física General I (Biociencias – Geociencias)
4/2/2009
1.
Dos bloques de masa M1=2kg y M2=8kg están unidos mediante una cuerda inextensible y de masa despreciable
sobre una rampa como se muestra en la figura, ambos planos de la rampa poseen un coeficiente de rozamiento μ. El
bloque de masa M2 tiene una aceleración a=5,5m/s2 ¿ Cual es coeficiente de rozamiento μ de la rampa?
M2
M1
30
a) 0,06
60
b) 0,12
c) 0,33
d) 0,5
e) 0,9
2.
Una avioneta vuela horizontalmente a una altura de 1.000 m y a una velocidad de 500 m/s. Al pasar sobre cierto
punto del suelo se le suelta una rueda. Suponiendo que el suelo es horizontal y plano, ¿A qué distancia de dicho punto
caerá la rueda?
a) 500 m
b) 950 m
c) 3,5 km
d) 6,3 km
e) 7,1 km
3.
Sobre una plataforma giratoria horizontal se encuentran apoyados tres
objetos M1, M2 y M3. M2 y M3 tienen igual masa, mientras que M1 tiene el doble.
M1 y M3 se encuentran a la misma distancia del eje de giro, mientras que M 2 se
encuentra al doble de distancia. El contacto entre los objetos y la plataforma es
rugoso. Si se impone una aceleración angular α constante a la plataforma a partir
del reposo, ¿cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?
a) Los tres cuerpos comienzan a deslizar sobre la plataforma al mismo tiempo.
b) Los cuerpos M1 y M2 comienzan a deslizar simultáneamente.
c) El cuerpo M3 deslizará sobre la plataforma después que los otros.
d) Los cuerpos M1 y M3 comienzan a deslizar simultáneamente.
e) El cuerpo M1 deslizará en primer lugar.
4.
Un globo de 20 cm de radio lleno de helio, está atado a una cuerda
uniforme de 2 m de largo y 0,1 kg de masa. El material del globo se supone de
masa despreciable. Entonces en el estado de equilibrio el globo levanta una
longitud H de cuerda igual a:
a) 0,3 m
b) 0,7 m
c) 1,1 m
d) 1,7 m
e) 1,9 m
5.
En una jeringa llena de agua se hace avanzar el émbolo a velocidad constante de 1 cm/s. Si la sección transversal
de la jeringa es de 1 cm2, y la de la aguja es de 10-3 cm2, ¿a qué velocidad sale expulsada el agua?
a) 0,5m/s
b) 3 m/s
c) 6 m/s
d) 10 m/s
e) 12 m/s
6.
Se cierra un recipiente con oxígeno a 1 atm y a una temperatura de -73 ºC. Dicho recipiente incorpora una válvula
de seguridad que deja escapar el gas cuando en el interior se superan las 5 atm de presión. ¿Hasta qué temperatura se
puede calentar el gas sin que actúe la válvula de seguridad? (Asuma que el oxígeno se comporta como un gas ideal.)
a)300 ºK
b) 1000 ºK
c) 3500 ºK
d) 6000 ºK
e) 7500 ºK
7.
Una persona destapa una botella de plástico de 1 litro que contiene agua con la intención de beberla. Al hacerlo
descubre que la botella empieza a perder agua por el fondo, al mirar con detenimiento descubre que el fondo de la
botella tiene varios pequeños agujeros por donde el agua está cayendo. Rápidamente vuelve a tapar la botella y
descubre que el agua deja de caer por los agujeros.
a)
Dibuje un esquema de la botella mostrando las fuerzas que actúan sobre la masa de agua cuando la misma está
tapada.
b) ¿Por qué al tapar la botella el agua no cae por los pequeños agujeros del fondo? Justifique la respuesta.
c)
¿Es posible estimar cuánto vale la presión del aire atrapado dentro de la botella cuando la misma está tapada y
sólo queda medio litro de agua en ella? Justifique su respuesta. En caso de que no sea posible explique
detalladamente qué datos adicionales se precisarían.
d) La persona considera que el mejor modo de aprovechar el agua es beberla por la base destapando la botella para
dejar caer el líquido. Si pone su boca a unos 10 cm por debajo de la base ¿con qué velocidad aproximada llega el
agua a su boca?
Nombre:
C.I.:
Algunos datos que pueden ser útiles para todo el examen: 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; densidad del Helio = 0,18 kg/m3; 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; Momento de inercia de un anillo= M(R12-R22)/2; G = 6,67 x 10-11 Nm2/Kg2; RTierra = 6378
km; MTierra = 5,96 x 1024 kg
8. El fisico frances Fizeau fue el primero en medir la
velocidad de la luz sin observaciones astronómicas. Para ello
diseñó un dispositivo similar al que se muestra en la figura. El
mecanismo es el siguiente: un rayo de luz proveniente de una
fuente pasa a través de una de las ranuras entre los dientes de
una rueda dentada giratoria, llega a un espejo distante y se
refleja en el mismo. La velocidad de giro de la rueda se ajusta
de manera que el rayo reflejado pase por la ranura contigua a
la nombrada anteriormente llegando así al observador. La
rueda dentada esta hecha de un material de densidad 2,7.10 3
kg/m3, tiene un espesor de 2,5 cm, consta de 500 ranuras
idénticas, el radio hasta las ranuras es R1 = 8 cm y el exterior
es R2 = 10 cm y se encuentra a unos 9 km del espejo.
a) Determine a que frecuencia angular (en rev/min) debe ajustarse la rueda dentada para obtener el valor de la velocidad de
la luz que hoy conocemos (3x108 m/s).
b) Estime un valor aproximado del momento de inercia y la energía cinética de rotación de la rueda.
c) Si consideramos que la fricción con el aire genera sobre el centro de la cara superior de cada diente una fuerza F
tangencial a los mismos, exprese la potencia suministrada por el motor que hace girar a la rueda para mantener su
movimiento en función de los datos del problema.