Examen Olimpiada 06

IV Olimpiada Estatal de Física
Pregunta 1
Si la grafica de la rapidez como función del tiempo para un móvil que se mueve a lo
largo de una línea recta es
la distancia total recorrida por el móvil después de un tiempo 2T es:
(a) 2vT (b) vT (c) vT/2 (d) cero (e) –vT
Pregunta 2
Después de haber recorrido la mitad de su alcance máximo R, un proyectil explota en el
punto mas alto de su trayectoria, fragmentándose en 3 pedazos iguales que continúan
moviéndose en el plano original del movimiento del proyectil. Uno de los fragmentos
cae en el sitio donde se disparo el proyectil. ¿Dónde caen los otros dos fragmentos?
(a) en R/2 y R
(b) En R/2 y 2R (c) En R y 3R/2 (d) En R y 2R (e) En 2R y 3R
Pregunta 3
Una fuerza de 5 N produce una aceleración de 8 m/s2 sobre un cuerpo de masa m1 y de
24 m/s2 sobre un cuerpo de masa m2. ¿Cuál es la aceleración que esta fuerza produce
sobre un cuerpo de masa m1 + m2?
(a) 16 m/s2
(b) 12 m/s2
(c) 9 m/s2
(d) 8 m/s2
(e) 6 m/s2
Pregunta 4
Un automóvil de masa m viaja con una rapidez constante. En un instante dado, el
conductor aplica los frenos (una fuerza interna) y el automóvil reduce su rapidez hasta
quedar en reposo. ¿Qué sucederá con el ímpetu (=mv) del automóvil?
(a) Se convirtió en energía interna
(b) Se transfirió a la Tierra
(c) Se convirtió en calor
(d) Se transfirió al motor del automóvil
(e) Se perdió
Pregunta 5
Un saco de arena de masa M se puede mover sobre una superficie horizontal sin
fricción. Una bala de masa m y rapidez vi atraviesa el saco y sale con una rapidez de
vi/2. La rapidez del saco después de ser atravesado por la bala es
(a) 2m vi /M
(b) m vi /M (c) m vi /2M
(d) M vi /2m (e) M vi /m
Pregunta 6
Cuando un cuerpo de masa M cae por acción de atracción gravitacional, la reacción a la
fuerza que lo impulsa la ejerce
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
La Tierra sobre el cuerpo
El cuerpo sobre el aire
El aire sobre el cuerpo
El cuerpo sobre la Tierra
No hay reacción a esta fuerza
Pregunta 7
Si el radio de la Tierra disminuye a la mitad de su valor actual, sin que la masa de la
Tierra cambiase. ¿Cuál seria el valor de la aceleración de la gravedad?
(a) 4 g (b) 2g (c) g (d) g/2 (e) g/4
Pregunta 8
Se lanza directamente un objeto al aire desde el suelo con una velocidad vertical inicial
de 30 m/s. En 3 s el objeto alcanza el punto mas alto aproximadamente a 45 m sobre el
nivel del suelo; después cae al suelo e 3 s mas., chocando contra el a una velocidad de
30 m/s.
(8A) La rapidez promedio del objeto durante el intervalo de 6 segundos esta muy cerca
de
(a) 0 m/s (b) 5 m/s (c) 15 m/s (d) 30 m/s
(8B) La magnitude de la velocidad promedio durante el intervalo de 6 segundos esta
muy cerca de
(a) 0 m/s (b) 5 m/s (c) 15 m/s (d) 30 m/s
Pregunta 9
Un peso cuelga de una cuerda pero es jalado hacia un lado por una cuerda horizontal,
como se muestra en la figura. La fuerza de tensión ejercida por la cuerda en ángulo es
(a) Menor que el peso del objeto que cuelga
(b) Igual al peso del objeto que cuelga
(c) Mayor que el peso del objeto que cuelga
Pregunta 10
Una persona quisiera jalar un automóvil fuera de un charco. Esta persona ata un
extremo de una cadena al parachoques del automóvil y enreda el otro extremo alrededor
de un árbol de modo que la cadena esta tirante. Entonces la persona jala sobre la cadena
en sentido perpendicular a su longitud, como se muestra en el dibujo. La magnitud de la
fuerza que la cadena ejerce sobre el automóvil en esta situación es
(a) Mucho menor que la fuerza que la persona ejerce sobre la cadena.
(b) Aproximadamente igual a la fuerza que la persona ejerce sobre la cadena.
(c) Mucho mayor que la fuerza que la persona ejerce sobre la cadena.
Pregunta 11
Una pelota de tenis es soltada desde el reposo exactamente en el mismo instante y a la
misma altura que una bala es disparada de manera horizontal. ¿Cuál golpea el suelo
primero (ignorando la resistencia del aire)?
(a) La bala golpea primero.
(b) La pelota golpea primero.
(c) Ambas golpean al mismo tiempo.
Pregunta 12
Conforme un proyectil se mueve a lo largo de su trayectoria parabólica, ¿Cuál de lo
siguiente permanece constante (ignorando la resistencia del aire, y definiendo el eje z
como apuntando hacia abajo)?
(a) su rapidez
(b) su velocidad (c) su velocidad x y su velocidad y
(d) su
velocidad z (e) su aceleración
(f) sus velocidad x, velocidad y y aceleración (g)
alguna otra combinación de las cantidades proporcionadas.
Pregunta 13
Suponga que se lanza una pelota de tenis verticalmente en el aire. Exactamente en la
parte mas alta de su trayectoria esta en reposo. ¿Cuál es la magnitud de su aceleración
en este punto?
(a) 9.8 m/s2.
(b) -9.8 m/ss.
(c) 0 < a < 9.8 m/s2.
(d) Otra (especifique)
Pregunta 14
Un automóvil viaja en sentido contrario al de las manecillas de un reloj a lo largo de una
curva circular en el camino cuyo radio efectivo es de 100 m. En cierto instante el
automóvil viaja hacia el norte, tiene una rapidez de 10 m/s y esta en el proceso de
incrementar dicha rapidez con una tasa de 1 m/s2. La dirección de la aceleración del
automóvil en ese instante esta mas próxima a
(a) norte
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
noreste
este
noroeste
oeste
suroeste
cero
Pregunta 15
Un automóvil 1, con una masa m y que viaja con una rapidez constante v, transita en
una curva no peraltada de radio R. El automóvil 2, con masa 2m, recorre una curva de
radio 2R, viajando con una rapidez constante de 2v. ¿Cómo es la magnitud F2 de la
fuerza de fricción estática lateral que actúa sobre el automóvil 2 comparada con la
magnitud F1 de la fuerza de fricción que actúa sobre el automóvil 1?
(a) F1= 4F2
(b) F1= 2F2
(c) F1= F2
(d) F2= 2F1
(e) F2= 4F1
(f) Otra (especifique)
Pregunta 16
Un esquiador parte del reposo, se desliza hacia debajo de una pendiente sin fricción y
salta desde una rampa para esquí con un ángulo ascendente de 45o con respecto a la
vertical. ¿Cómo será la altura h del esquiador en la punta del salto comparada con su
altura original H?
(a) h < H
(b) h aproximadamente igual a H
(c) h > H
(d) No existe suficiente información para proporcionar una respuesta
Pregunta 17
Un carrusel hace una revolución completa cada 6.28 s. ¿Cuál es la rapidez (en metros
por segundo) de un caballo a 5 m del centro del carrusel?
(a) 0.8 m/s
(b) 1.0 m/s
(c) 1.26 m/s
(d) 5.0 m/s
(e) 31.4 m/s
(f) otro (especifique)
Pregunta 18
Una persona lanza tres piedras idénticas desde un risco de altura h exactamente con la
misma rapidez vo cada vez. La primera piedra, piedra A, es lanzada casi de manera
vertical hacia arriba, segunda piedra, piedra B, es lanzada horizontalmente. La tercera
piedra, piedra C, es lanzada casi verticalmente hacia abajo. ¿Cuál piedra golpea el suelo
con mayor rapidez?
(a)
(b)
(c)
(d)
la piedra A
la piedra B
La piedra C
Todas las piedra golpean con la misma rapidez
(e) Otro (especifique)
Pregunta 19
¿Cómo se compara la energía cinética Krápido de un automóvil que viaja a 25 mi/h con la
energía cinética Klento de un automóvil idéntico que viaja a 25 mi/h ?
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
ambos automóviles son idénticos, de modo que Krápido = Klento
Krápido es aproximadamente 1.5Klento
Krápido es aproximadamente 2Klento
Krápido es aproximadamente 4Klento
Otro (especifique)
Pregunta 20
Imagine que se conoce, a partir de experimentos, que cuando un objeto se mueve desde
el punto A hasta el punto B, la energía potencial de su interacción gravitacional con la
tierra aumenta en 24 J, y que cuando el objeto se mueve desde el punto B hasta el punto
C, la energía potencial de su sistema disminuye en 18 J. Si la separación de referencia
del sistema se define cuando el objeto esta en el punto C, ¿Cuál es el valor de la energia
potencial del sistema cuando el objeto está en el punto A?
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
+6 J
-6 J
-52 J
+52 J
0
Otro especifique
Pregunta 21
Una bola de boliche de 6 kg que se mueve a 3 m/s choca con un pino de boliche de 1.4
kg en reposo. ¿Cómo son las magnitudes de las fuerzas conocidas por la colisión sobre
cada objeto?
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
La fuerza ejercida sobre el pino es mayor que la que actúa sobre la bola.
La fuerza ejercida sobre la bola es mayor que la que actua sobre el pino.
Ambos experimentan la misma magnitud de fuerza.
La colisión no ejerce fuerza sobre la bola.
No hay forma de decirlo.
Pregunta 22
Un padre empuja a un niño sobre un columpio de modo que se mueve rapidamente
alejandose de mientras que el padre permanece en reposo. ¿Cómo es la magnitud de la
fuerza que el niño ejerce sobre el padre comparada con la magnitud de la fuerza que el
padre ejerce sobre el niño?
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
La fuerza sobre el niño es mayor en magnitud
La fuerza sobre el padre es mayor en magnitd
Las fuerzas tienen iguales magnitudes
El niño ejerce fuerza cero sobre el padre
No hay forma de decirlo
Pregunta 23
Una nave espacial con una masa de 24 000 kg viaja en línea recta con una rapidez
constante de 320 km/s en el espacio ¿Cuál es la magnitud de la fuerza de empuje neta
que actúa sobre la nave espacial?
(a) 7.7 MN
(b) 7.7 GN
(c) 75 N
(d) 0.075 N
(e) 0
(f) Otra (especifique)
Pregunta 24
Un automóvil pasa un valle en el camino, yendo primero hacia abajo y luego hacia
arriba. En el fondo del valle, cuando la velocidad instantánea del automóvil esta
pasando por la horizontal, ¿Cómo es la magnitud de la fuerza normal total sobre el
automóvil comparada con el peso del automóvil?
(a) FN,tot < Fg
(b) FN,tot = Fg
(c) FN,tot > Fg
(d) FN,tot = 0
(e) No se tiene suficiente información para responder
Pregunta 25
IV Olimpiada Estatal de Física
Problema 1
En un juego de béisbol un bateador golpea la bola a una altura de 1.4 m sobre el suelo
de modo que su ángulo de proyección es de 52ocon la horizontal. La bola alcanza el
graderio, a 12 m arriba de la parte inferior, como se ve en la figura. El graderio tiene
una pendiente de 28o y los asientos inferiores están a una distancia de 109 m de la placa
de “home”. Calcule la velocidad con que la bola dejo el bate (desprecie la resistencia del
aire)
Problema 2
Desde una altura de 5 m se deja caer un objeto de 1.0 kg de masa, el cual choca con un
resorte de constante k=50 N/m y 1.5 m de longitud comprimiéndolo hasta llegar al
reposo (vease la figura 1) ¿Cuál es la compresión que sufre el resorte?
Problema 3
Una bola de masa 0.5 kg unida a un resorte inextensible gira describiendo un circulo de
radio 0.75 m, con una velocidad de 5 m/seg cuando el resorte es horizontal. Calcule la
velocidad de la bola y la tensión en el punto mas alto y en el punto mas bajo de su
trayectoria circular. Evalué el trabajo hecho por la fuerza gravitacional de la tierra y por
la tensión del resorte al moverse la bola de la parte más elevada a la más baja.
Problema 4
Abel Knaebble, doble de cine profesional y físico aficionado, quiere saltar el gran cañón
con su nueva motocicleta super-aerodinámica (que es completamente inmune a los
efectos de la fricción del aire). El simplemente planea conducir su motocicleta hacia
fuera de un borde, de modo que su velocidad inicial será completamente horizontal.
Suponga que el ancho del cañón es de 8.0 km en el lugar del salto propuesto, que la
masa de la motocicleta completamente cargada (incluyendo a Abel mismo) es de 380 kg
y que el borde del cañón desde el cual saltara esta a 320 m mas alto que el lado
contrario. ¿Qué tan rápido necesitara despegar para lograr llegar al otro lado?
¿Qué factores físicos hacen impracticable el salto propuesto?