Examen Olimpiada 08 - Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo

VI OLIMPIADA ESTATAL DE FÍSICA
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE HIDALGO
ÁREA ACADÉMICA DE MATEMÁTICAS
IMPORTANTE: Anota tu número de referencia aquí: ______________
Sección 1: Preguntas de opción múltiple
Instrucciones: subraya claramente la respuesta correcta:
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Pregunta 1
¿Cuál es la gráfica de velocidad contra tiempo que corresponde a la gráfica de posición contra tiempo que se
muestra a la derecha?
Pregunta 2
¿Qué significa que un objeto tenga una velocidad negativa?
a) Que va en dirección opuesta a la considerada positiva.
b) No tiene sentido la pregunta.
c) Que el vehículo va en reversa.
d) Que su rapidez es negativa.
e) Ninguna de las anteriores.
Pregunta 3
Si se encuentra en un automóvil cuya aceleración es constante, entonces
a) La velocidad es cero.
b) La velocidad es constante.
c) La velocidad es negativa.
e) La velocidad aumenta en forma uniforme.
d) Ninguna de las anteriores.
Pregunta 4
Si un objeto es lanzado verticalmente hacia arriba con una rapidez de 20m/s, ¿Aproximadamente cuánto tiempo
tarda en llegar a su máxima altura?
a) En 1 s. b) En 20 s. c) En 2 s. d) En 10 s. e) Ninguna de las anteriores.
Pregunta 5
La piedra de la figura gira sobre un plano horizontal sin gravedad. Si se soltara en la posición mostrada, ¿Cuál sería
la trayectoria que seguiría?
a) Trayectoria A. b) Trayectoria B. c) Trayectoria C. d) Trayectoria D. e) Trayectoria E.
Pregunta 6
En la siguiente figura, ¿En qué punto la aceleración de la pelota es mayor?
a) En A. b) En B. c) En C. d) En D. e) En E. f) En B y D. g) En todos es igual.
Pregunta 7
En la figura anterior, ¿En qué punto la pelota se mueve con menor rapidez?
a) En A. b) En B. c) En C. d) En D. e) En E. f) En todos es igual.
Pregunta 9
¿Cómo se orienta la fuerza de fricción con respecto al movimiento?
a) Perpendicularmente.
b) En la misma dirección y sentido.
c) En la misma dirección y sentidos opuestos.
e) La fricción no es un fuerza.
d) Ninguna de las anteriores.
Pregunta 10
En la figura, en ambos casos, los caballos tiran del bote con la misma fuerza, ¿En cuál de los dos el bote se moverá
con mayor rapidez?
a) En B. b) En A. c) En las dos. d) Depende del valor de la fuerza.
Pregunta 11
Un objeto en caída a través del aire alcanza su velocidad terminal cuando:
a) La fricción iguala a su peso. b) Llega al suelo. c) La fricción es cero. d) Su peso es cero. e) Ninguna de las
anteriores.
Pregunta 12
Cuando la Tierra jala tu cuerpo por su gravedad, podemos decir que...
a) Tu cuerpo jala la Tierra con una fuerza mucho menor en sentido contrario.
b) La Tierra sólo te jala a ti, pero tú a ella no.
c) Tu cuerpo jala a la Tierra con la misma fuerza, en sentido contrario.
d) Tu cuerpo jala a la Tierra con mucha mayor fuerza, en sentido contrario.
e) Ninguna de las anteriores.
Pregunta 13
Si La fuerza F sobre un objeto es perpendicular a la posición del desplazamiento, ¿Cuál es el trabajo realizado por
la fuerza?
a) Fd. b) -Fdcos c) Fdsen. d) Cero. e) No puede saberse.
Pregunta 14
Dos personas se encuentran trabajando, pero la primera realiza el doble de trabajo en la mitad del tiempo, entonces,
¿Cuánta potencia ha utilizado la primera persona respecto a la segunda?
a) La misma potencia. b) El doble de potencia. c) La mitad de la potencia. d) 4 veces más potencia. e) Ninguna de
las anteriores.
Pregunta 15
¿Cuánto trabajo se realiza al sostener en el aire un bulto de 40Kg durante 10 minutos?
a) 400 J. b) 4000 J. c) 0.4 J. d) No se realiza ningún trabajo. e) Ninguna de las anteriores.
Pregunta 16
¿En qué nos ayuda utilizar una máquina simple para realizar trabajo?
a) En que realizas más trabajo con la misma fuerza.
b) En que realizas más trabajo en menos tiempo.
c) En que realizas el mismo trabajo con menos fuerza.
d) En que realizas el mismo trabajo con más fuerza.
e) Incisos c + d.
Pregunta 17
Si la velocidad de un automóvil se duplica, ¿Cuántas veces cambia su energía cinética?
a) Se duplica. b) Disminuye a la mitad. c) Disminuye 4 veces. d) Aumenta 4 veces. e) Ninguna de la anteriores.
Pregunta 18
¿Cómo puede tener más energía cinética un cuerpo que se mueve lentamente, que otro que se mueve más rápido?
a) No se puede
b) La masa del más lento debe ser suficientemente pequeña.
c) La masa del más rápido debe ser suficientemente grande.
d) La masa del más rápido debe ser lo suficientemente pequeña.
e) Ninguna de las anteriores.
Pregunta 19
Un juguete pequeño tiene el aspecto de un tubo y dispara una canica por los extremos. Se deja caer desde un árbol
y dispara a la mitad del camino al suelo. Una canica se dirige hacia arriba y la otra al suelo. Considere el
componente vertical de la aceleración ay de las canicas, inmediatamente después que salen del juguete ignorando
la fricción del aire.
a) La canica que se desplaza hacia arriba tiene ay < -9.8 m/s2.
b) La canica que se desplaza hacia arriba tiene ay = -9.8 m/s2.
c) La canica que se desplaza hacia arriba tiene ay > -9.8 m/s2.
d) La canica que se desplaza hacia abajo tiene ay > -9.8 m/s2.
Pregunta 20
Está usted sobre una báscula de resorte de baño. La báscula "indica" su masa. ¿Qué es lo que mide en realidad?.
Está usted sobre una báscula de resorte de baño dentro de un elevador que acelera hacia arriba a 2 m/s2. La
báscula "indica" su masa. ¿Que es lo que mide la báscula?
a) Su masa.
b) Su peso.
c) La fuerza con que la báscula empuja hacia arriba sus pies.
d) La fuerza con que sus pies empujan la báscula hacia abajo.
Pregunta 21
Una nave interestelar, lejos de la influencia de estrellas y planetas, se desplaza con alta velocidad bajo la influencia
de cohetes de fusión cuando los motores se descomponen y se detienen. La nave
a) Se detendrá inmediatamente, arrojando a sus ocupantes a la parte delantera.
b) Comenzará a disminuir su velocidad, llegando finalmente al reposo en la fría soledad del espacio.
c) Seguirá moviéndose a velocidad constante durante algún tiempo, pero luego comenzará a reducirla.
d) Seguirá moviéndose indefinidamente con la misma rapidez.
Pregunta 22
Un paracaidista salta de un avión. Cae libremente por algún tiempo y luego abre el paracaídas. Poco después que
su paracaídas se abre, él
a) Sigue cayendo, pero su velocidad disminuye rápidamente.
b) Se detiene momentáneamente y luego comienza a caer de nuevo, sólo que con mayor lentitud.
c)De repente asciende y luego comienza a caer otra vez, sólo que con mayor lentitud.
d) De pronto asciende y luego comienza a caer de nuevo, hasta que finalmente obtiene la misma velocidad que
antes de abrirse el paracaídas.
Pregunta 23
Un bloque de madera ( 2.0kg de masa ) se deja caer desde un trampolín alto de una alberca, y entra en el agua con
una rapidez de 10m/s. Llega a una profundidad de 3.0m en el agua y se detiene instantáneamente antes de
comenzar a elevarse otra vez a la superficie. ¿Qué trabajo efectuó el agua en el bloque antes durante el descenso
de 3.0m?
a) -159J b) -100J c) -59J d) -41J
Pregunta 24
Se deja caer una bola del borde de un risco. ¿Cuál de los siguientes enunciados es correcto?
a) La gravedad efectúa trabajo en la bola a medida que ésta cae.
b) La energía potencial gravitacional de la bola disminuye a medida que la bola cae.
c) La energía potencial gravitacional de la Tierra disminuye a medida que la bola cae.
d) La energía potencial gravitacional del sistema bola + Tierra disminuye a medida que la bola cae.
Pregunta 25
Se lanza un objeto directamente al aire desde el suelo con una velocidad vertical inicial de 30 m/s. En 3 s el objeto
alcanza el punto más alto aproximadamente a 45 m sobre el nivel del suelo; después cae al suelo en 3 segundos
más, chocando contra él a una velocidad de 30 m/s.
a) La rapidez promedio del objeto durante el intervalo de 6 segundos está muy cerca de
A) O m/s B) 5 m/s C) 15 m/s D) 30 m/s
b) La magnitud de la velocidad promedio durante el intervalo de 6 segundos está muy cerca de
A) O m/s.
B) 5 m/s.
C) 15 m/s D) 30 m/s.
Pregunta 26
Se lanza un objeto verticalmente hacia el aire con una velocidad inicial de 8 m/ s. Usando la convención de signos,
arriba es positivo. ¿Cómo variará durante su vuelo el componente vertical de la aceleración ay del objeto (después
de dejar la mano)?
A) En la subida ay > O, en la bajada ay > O.
B) En la subida ay < O, en la bajada ay > O.
C) En la subida ay > O, en la bajada ay < O.
D) En la subida ay < O, en la bajada ay < O.
Pregunta 27
Un niño pequeño juega con un balón en una superficie uniforme. Le da un empujón para hacerla rodar, y luego el
balón rueda una corta distancia antes de detenerse. El balón disminuye su velocidad y se detiene porque
A) el niño deja de empujarlo.
B) la rapidez es proporcional a la fuerza.
C) debe haber alguna fuerza sobre ella que se oponga a la dirección del movimiento.
D) la fuerza neta sobre ella era cero, por lo cual quiso permanecer estacionaria.
Pregunta 28
Un estudiante sujeta una regla a un bloque de madera situado en posición horizontal, como se advierte en la figura
3-20a. La superficie ejerce gran fuerza de fricción sobre el bloque. Se clava un anillo en la marca de 0 in. El
estudiante estira la banda de goma en la marca de 5 in; luego la estira más y, cuando llega a la marca de 8 in, el
bloque de madera empieza moverse (Fig. 3-20b). Antes que el bloque comience a moverse, la fuerza neta en él
cuando estiramos la banda de goma 7 in es
A) mayor que
B) igual que
C) menor que
D) sin relación con
la fuerza neta sobre el bloque cuando la banda se estiró 6 in.
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Pregunta 29
En la pregunta de opción múltiple anterior el estudiante tira de la banda de goma hasta que se encuentra en la
marca de 9 in. El bloque de madera se desliza cada vez más rápidamente con aceleración constante; y al
desplazarse el bloque, el estudiante mueve la mano de modo que siempre estira hasta la marca de 9 in. Cuando se
estira la banda 9 in, la fuerza neta sobre el bloque es
A) mayor que,
B) igual que
C) menos que
D) sin relación con
la fuerza neta en el bloque cuando estiramos 7 in la banda de goma.
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Pregunta 30
Un objeto puede moverse libremente en una mesa, salvo que haya una fuerza constante de fricción f que se oponga
a su movimiento cuando se desplaza. Si una fuerza de 10.0 N tira de él, la aceleración será 2.0 m/s 2. Si una fuerza
de 20.0 N lo hace, la aceleración será 6.0 m/s2.
a) ¿Cuál es la fuerza de fricción f ?
A) 1.0 N.
B) 3.33 N. C) 5.0 N. D) 10.0 N.
b) ¿Cuál es la masa del objeto?
A) 0.40 kg.
B) 2.5 kg. C) 3.33 kg. D) 5.0 kg.
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Pregunta 31
Un proyectil disparado verticalmente de un cañón llega a una altura de 200 metros antes de regresar al suelo. Si e
mismo cañón lo disparara en un ángulo, el alcance máximo sería aproximadamente
A) 200 m. B) 400 m C) 800 m.
D) 1600 m.
(Suponga que la resistencia del aire es despreciable.)
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Pregunta 32
¿Cuál de los siguientes enunciados es el más correcto?
A) La fuerza normal es lo mismo que el peso.
B) La fuerza normal es diferente del peso, pero siempre tiene la misma magnitud.
C) La fuerza normal es diferente del peso, pero los dos forman un par de acción-reacción, según la tercera ley de
Newton.
D) La fuerza normal es diferente del peso, pero los dos tienen la misma magnitud en ciertos casos.
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Pregunta 33
Un objeto de 2.0 kg. de masa, realiza un movimiento circular uniforme en una mesa horizontal sin fricción. El radio
del círculo es 0.75 m, y la fuerza centrípeta es de 10.0 N.
a) El trabajo efectuado por esta fuerza cuando el objeto lleva a cabo la mitad de una revolución completa es
A) O J.
B) 3.75 J.
C) 10.01.
D) 7.5 π J.
b) El trabajo hecho por esta fuerza cuando el objeto realiza una revolución completa es
A) O J.
B) 7.5 J.
C) 20.0 J.
D) 15 π J.
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Pregunta 34
Tres bloques se encuentran en la parte superior de una rampa inclinada. El bloque A se desliza por ella sin fricción;
el bloque B cae verticalmente sin fricción en el mismo instante.
a) ¿Cuál de los dos bloques llega primero al fondo?
A) Bloque A.
B) Bloque B.
C) Los dos llegan al mismo tiempo.
D) No se cuenta con suficiente información para contestar.
b) ¿Cuál de los dos bloques llega al fondo con la mayor rapidez?
A) Bloque A.
B) Bloque B.
C) Llegan con la misma rapidez.
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Pregunta 35
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)
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Sección 2 Problemas
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Problema 1
Una pelota pierde 15.0% de su energía cinética cuando rebota contra una banqueta de concreto. ¿Con qué rapidez
debemos lanzarla verticalmente desde una altura de 12.4m para que rebote a esa misma altura? Ignore la
resistencia del aire.
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Problema 2
Desde una altura de 3 m se suelta una esfera de masa 1 kg. Simultáneamente desde el piso se lanza verticalmente
hacia arriba otra esfera igual a una velocidad de 15 m/s como se muestra en la figura. (Tome el valor de g = 10 m/s2)
A) calcule el instante en que chocan ambas esferas.
B) Calcule la altura (respecto al piso) en la que chocan ambas esferas.
C) Calcule las velocidades de ambas esferas inmediatamente antes del choque.
D) Calcule la altura (respecto al piso) a la que se encuentra la esfera A en el instante en que la esfera B
regresa y toca el piso
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