Mechanics Baseline Test

Diagnóstico Básico sobre Mecánica
A Mechanics Baseline Test
Originally published in The Physics Teacher, March 1992
by
David Hestenes and Malcolm Wells
Translated to Spanish
by
Julio C. Benegas
Departamento de Física, Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales
Universidad Nacional de San Luis
Argentina
Mechanics Baseline Test
MBT - 1
Las primeras dos preguntas se refieren al movimiento representado por la siguiente
figura.
El diagrama representa una fotografía multiflash de un objeto moviéndose a lo largo
de una superficie horizontal. Las posiciones indicadas en el diagrama están
separadas por iguales intervalos de tiempo. El primer flash ocurre justo cuando el
objeto comienza a moverse y el último en el instante en que se detiene.
.
1.
¿Cuál de las siguientes gráficas A-E representa mejor la velocidad del objeto en
función del tiempo?
2.
¿Cuál de las siguientes gráficas A-E representa mejor la aceleración del objeto en
función del tiempo?
3.
La gráfica de la derecha representa la velocidad de un objeto
en función del tiempo. ¿Cuál de las gráficas A-E representa
mejor la relación fuerza neta vs tiempo para este objeto?
MBT - 2
Refiérase a la figura de la derecha al
contestar las siguientes tres preguntas
(preguntas 4 a 6).
El diagrama representa un bloque
desplazándose a lo largor de una
rampa sin rozamiento. Las ocho
flechas numeradas representan
direcciones a las cuales debe
referirse al contestar las preguntas
4 a 6.
4.
Cuando el bloque está en la
posición  ¿cuál de las flechas representa mejor la dirección y sentido de su
aceleración?
(A)
1
(B)
2
(C)
4
(D)
5
(E)
Ninguna de esas flechas puesto que la aceleración es cero.
5.
Cuando el bloque está en la posición , ¿cuál de las flechas representa mejor la
dirección y sentido de su aceleración?
(A)
1
(B)
3
(C)
5
(D)
7
(E)
Ninguna de esas flechas puesto que la aceleración es cero.
6.
Después de que el bloque deja la rampa (posición ), ¿cuál de las flechas
representa mejor la dirección y sentido de su aceleración?
(A)
2
(B)
3
(C)
5
(D)
6
(E)
Ninguna de esas flechas puesto que la aceleración es cero.
7.
Una persona acarrea un bloque a
lo largo de una superficie
horizontal rugosa con velocidad
constante aplicando una fuerza F.
Las flechas del diagrama a la
derecha representan la dirección y
sentido de las fuerzas que actúan
sobre
el
bloque,
pero
no
necesariamente sus magnitudes
correctas. ¿Cuál de las siguientes
relaciones entre las magnitudes de
las fuerzas W (peso), k (fricción), N (normal) y F es la correcta?
(A)
(C)
(E)
F=k y N=W
(B)
F=k y N>W
F>k y N<W
(D)
F>k y N=W
Ninguna de las relaciones anteriores es correcta.
MBT - 3
8.
Un pequeño cilindro de metal reposa sobre un
plato giratorio circular. Elegir uno de los
conjuntos de vectores A-E que represente mejor
la velocidad, aceleración y fuerza neta que
actúan sobre el cilindro en el punto indicado del
diagrama.
9.
Suponga que el cilindro de metal del problema anterior tiene una masa de 0.10 kg y
que el coeficiente de rozamiento estático entre la superficie y el cilindro es de 0.12.
Si el cilindro está a 0.20 m del centro del plato giratorio, ¿cuál será la máxima
magnitud de la velocidad v a la que el cilindro puede moverse en su trayectoria
circular sin deslizarse fuera del plato giratorio?
(A)
0 < v  0.5 m/s
(B)
0.5 < v  1.0 m/s
(C)
1.0 < v  1.5 m/s
(D)
1.5 < v  2.0 m/s
(E)
2.0 < v  2.5 m/s
10.
La niña de la figura desea seleccionar la rampa sin fricción que le otorgue la máxima
velocidad cuando alcance el punto más bajo de la misma.
¿Cuál de los diagramas A-D ilustrados arriba debería elegir?
(A)
(E)
A
(B)
B
(C)
C
(D)
No importa, la velocidad será la misma en cualquier rampa.
D
MBT - 4
REFIÉRASE A LA SIGUIENTE FIGURA
CUANDO CONTESTE LAS PREGUNTAS 11
Y 12.
X y Z marcan los puntos más altos e Y
el punto más bajo de la trayectoria de
un niño de 50 kg que se balancea como
se ilustra en la figura.
11.
¿Cuál es la magnitud de la velocidad
del niño en el punto Y?
(A)
2.5 m/s
(B)
7.5 m/s
(C)
10.0 m/s
(D)
12.5 m/s
(E)
Ninguna de las anteriores.
12.
¿Cuál es la tensión de la cuerda en el punto Y?
(A)
(E)
250 N (B)
525 N (C)
Ninguna de las anteriores.
7 x 102 N
(D)
1.1 x 103 N
REFIÉRASE A LA SIGUIENTE FIGURA CUANDO
CONTESTE LAS PREGUNTAS 13 Y 14.
Los bloques  y  (de 1.0 kg de masa cada uno)
cuelgan del techo de un ascensor por medio de las
cuerdas 1 y 2.
13.
¿Cuál es la fuerza ejercida por la cuerda 1 sobre el
bloque  cuando el ascensor viaja hacia arriba a una
velocidad constante de 2.0 m/s?
(A)
2N
(B)
10 N
(C)
12 N
(D)
20 N
(E)
22 N
14.
¿Cuál es la fuerza ejercida por la cuerda 1 sobre el bloque  cuando el ascensor
está detenido?
(A)
2N
(B)
10 N
(C)
12 N
(D)
20 N
(E)
22 N
MBT - 5
REFIÉRASE A LA SIGUIENTE FIGURA CUANDO
CONTESTE LAS PREGUNTAS 15 Y 16
La figura representa la colisión de dos bolas de
acero, P y Q.
15.
¿Cuál de los siguientes conjuntos de flechas
representa mejor el cambio en la cantidad de movimiento de cada una de las bolas?
16.
¿Cuál de las siguientes flechas representa mejor el impulso aplicado a la bola Q por
la bola P durante la colisión?
17.
Un automóvil tiene una aceleración máxima de 3.0 m/s2. ¿Cuál será su máxima
aceleración si debe arrastar a un segundo automóvil cuya masa es el doble de la
propia?
(A)
2.5 m/s2
(B)
2.0 m/s2
C)
1.5 m/s2
(D)
1.0 m/s2
(E)
0.5 m/s2
18.
Una mujer que pesa 6.0 x 102 N viaja en ascensor desde el piso 1 al 6. Cuando el
ascensor se aproxima al piso 6, decrece su velocidad de 8.0 m/s a 2.0 m/s en 3.0 s.
¿Cuál es la fuerza promedio que el piso del ascensor ejerce sobre la mujer durante
ese intervalo de 3.0 s?
(A)
120 N
(B)
480 N
C)
600 N
(D)
720 N
(E)
1200 N
MBT - 6
19.
El diagrama que sigue representa un disco de
hockey moviéndose sobre una superficie
horizontal sin fricción en la dirección de la flecha
más clara. La fuerza constante F, mostrada en
el diagrama, actúa sobre el disco. El disco
experimenta sin embargo una fuerza neta en la
dirección de la flecha más clara, ¿cuál de las
fuerzas A, B, C, D, E debe ser también aplicada
sobre el disco para que esto ocurra?
REFIÉRASE A LA SIGUIENTE FIGURA CUANDO CONTESTE
LAS PREGUNTAS 20 A 22.
El diagrama a continuación representa dos discos que
se mueven sobre una mesa sin fricción. El disco  tiene
4 veces la masa del disco . Partiendo del reposo,
ambos discos son empujados por dos fuerzas iguales.
20.
¿Cuál de los discos tendrá la mayor energía cinética al arribar a la línea de llegada?
(A)

(B)

(C)
ambos tienen la misma energía cinética.
(D)
la información no es suficiente para responder.
21.
¿Qué disco llega primero a la línea de llegada?
(A)

(B)

(C)
llegan al mismo tiempo.
(D)
la información no es suficiente para responder.
22.
¿Cuál de los discos tiene la mayor cantidad de movimiento al arribar a la línea de
llegada?
(A)

(B)

(C)
Ambos tienen la misma cantidad de movimiento.
(D)
la información no es suficiente para responder.
MBT - 7
REFIÉRASE A LA SIGUIENTE FIGURA CUANDO RESPONDA LAS PREGUNTAS 23 A
25.
La gráfica de arriba representa el movimiento de un objeto desplazándose en una
dimensión.
23. ¿Cuál es la aceleración promedio del objeto entre t = 0 s y t = 6 s?
(A)
3.0 m/s2
(B)
1.5 m/s2
C)
0.83 m/s2
2
(D)
0.67 m/s
(E)
ninguna de las anteriores.
24. ¿Cuánto se desplazó el objeto entre t = 0 s y t = 6 s?
(A)
20.0 m
(B)
8m
C)
6m
(D)
1.5 m
(E)
ninguno de los anteriores.
25.
¿Cuál fue la velocidad promedio del objeto durante los primeros 6 s?
(A)
3.3 m/s
(B)
3.0 m/s
C)
1.8 m/s
(D)
1.3 m/s
(E)
ninguna de las anteriores.
REFIÉRASE A LA FIGURA A LA DERECHA PARA
CONTESTAR LA SIGUIENTE PREGUNTA.
La figura representa una fotografía multiflash de una
pequeña esfera que es disparada hacia arriba por la acción
del resorte. El resorte, con la esfera arriba, se comprime
originalmente hasta el punto marcado con una X y luego es
liberado. La esfera deja el resorte en el punto marcado con
Y, alcanzando el punto más alto de su trayectoria en Z.
26. Suponiendo que la resistencia del aire es despreciable,
(A)
(B)
(C)
(D)
(E)
La aceleración de la esfera es más grande justo
antes de alcanzar el punto Y (cuando todavía
estaba en contacto con el resorte).
La aceleración de la esfera decreció desde el punto Y al Z.
La aceleración de la esfera fue cero en el punto Z.
Todas las respuestas anteriores son correctas.
La aceleración de la esfera fue la misma en todos los puntos de su
trayectoria entre Y y Z.
FIN
MBT - 8