examen5-8(soluciones).

Nombre:
C.I.:
Examen Física General I (Biociencias – Geociencias)
20/7/2009
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; 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/m 3;
Calor específico del hielo = 2090 J/kgCº; densidad del hielo= 917 kg/m3; 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 una barra = ML2/12; 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
1.
Un recipiente aislado de capacidad calorífica despreciable contiene 687g de agua a 27ºC. ¿Cuál es el máximo
número de hielos de 50g a –25ºC que pueden agregarse al agua de forma que se fundan completamente?
a) 4
b) 6
c) 8
d)11
e) ninguno de los anteriores
2.
Un lince acecha a un conejo a una distancia de 10 m de la madriguera del conejo. El conejo pasa junto al lince, en
dirección a la madriguera, desplazándose con una velocidad constante de 5,0 km/h. Si el lince tiene un tiempo de reacción
de 2,0 s ¿qué aceleración mínima necesita el lince para alcanzar al conejo antes de que éste se guarezca en la madriguera?
a) 0,74 ms-2
b) 2,8 ms-2
c) 6,4 ms-2
d) 7,6 ms-2
e) 9,8 ms-2
3.
Un bloque de masa m1=1kg está conectado a otro de masa m2=3kg
por medio de una cuerda sin masa e inextensible, que pasa sobre una polea
sin deslizamiento con forma de disco de radio R=10cm y masa 5kg, como
muestra la figura adjunta. El ángulo que forma el plano sobre el que está
apoyado el bloque m2 con la horizontal es α=37º y los coeficientes de
rozamiento para ambos bloques son: μestático=0,3 y μcinético=0,25.
Bajo estas condiciones, la aceleración del bloque m1 es:
0,84m s 2
2
b) 1,04m s
2
c) 1,19m s
2
d) 1,44m s
2
e) 2,34 m s
a)
4.
En un estornudo, 3 litros de aire son expulsados de los pulmones a través de los orificios nasales de 0,5 cm2 cada
uno, en medio segundo.
Calcule la velocidad de salida del aire por la nariz en este proceso físico.
a) 120 cm/s
b) 108 km/h
c) 216 km/h
d) 432 km/h
e) es necesario conocer el volumen de los pulmones
5.
Un carnero de unos 60 kg es capaz de correr a unos 6m/s cuando carga para golpear a un adversario con su cabeza.
a)
Si el carnero cargara contra un objeto en reposo con una masa mucho menor a la suya y el choque fuera inelástico
¿cuál sería la velocidad aproximada con que ese objeto saldría disparado luego del choque?
b) Si ese objeto pequeño estuviera inicialmente en reposo a unos 65 cm del suelo, ¿a qué distancia del punto en que
se produjo el impacto golpearía en el suelo?
c)
Asuma que el tiempo de contacto entre el carnero y el objeto fuera de unos 0,05 s. Realice una gráfica de cómo
varía la fuerza media que el carnero ejerce sobre el objeto durante el choque en función de la masa del objeto.
¿qué pasa cuándo la masa del objeto es igual a la del carnero?
d) Si el carnero chocara a un objeto de 10 kg de masa inicialmente en reposo y este quedara pegado a su cabeza, ¿en
cuánto varió la energía mecánica del sistema formado por el carnero y el objeto inmediatamente después del
choque?
Nombre:
C.I.:
6.
Un globo de 1500 m3 conteniendo helio está a la intemperie rodeado por aire a 25 °C y 1 atm.
a) Suponiendo que el globo está a igual presión que la atmósfera y en equilibrio térmico con su entorno, determine
el peso del helio contenido en el mismo.
b) Despreciando el peso de la tela con que está hecha el globo, determine el máximo valor que puede tener el peso
de una carga puntual para que pueda ser elevada por dicho globo.
c) Debido a una corriente de aire cálido, se observa que el globo aumenta 5% su volumen, aunque la presión del
entorno no cambia. Determine la temperatura final del helio y el trabajo efectuado por el gas en la expansión.
d) Calcule el calor intercambiado por el helio en el proceso de la parte anterior.
Suponer que el helio es un gas ideal monoatómico con masa molar 4 g/mol (gramos/mol) , y que la masa molar del aire es
29 g/mol.