Solucionario Taller II

SOLUCIONARIO
GUÍA ESTÁNDAR ANUAL
Taller II
STALCES002CB32-A16V1
Solucionario guía
Taller II
Ítem
Alternativa
Habilidad
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
A
D
D
A
D
C
E
E
B
E
D
D
A
B
B
E
B
C
E
D
C
C
B
C
E
D
D
D
C
C
Reconocimiento
Comprensión
Reconocimiento
Reconocimiento
Comprensión
Comprensión
Aplicación
Aplicación
Comprensión
Reconocimiento
Comprensión
Reconocimiento
Aplicación
Aplicación
Comprensión
Reconocimiento
Reconocimiento
Comprensión
Aplicación
ASE
Aplicación
Reconocimiento
Comprensión
Aplicación
Comprensión
Aplicación
Aplicación
Aplicación
ASE
Reconocimiento
Ítem
Alternativa
Defensa
1
A
La menor temperatura que teóricamente puede alcanzar un
cuerpo es 0 [K] = - 273 [ºC] = - 460 [ºF].
2
D
3
D
4
A
Un grado Celsius y un kelvin son térmicamente iguales y
representan la misma variación de temperatura. Por lo tanto, al
aumentar sus temperaturas en 10 [ºC] y 10 [K], los cuerpos P y R
experimentan la misma variación de temperatura y sus
temperaturas finales son iguales, es decir, TP = TR.
El calor se define como la energía en tránsito que fluye, natural y
espontáneamente, desde un cuerpo o sistema más caliente hacia
otro más frio. Por lo tanto, para que exista este flujo de energía, es
necesario que los cuerpos o sistemas en interacción térmica se
encuentren a distinta temperatura.
En los sólidos, el calor se transmite de una partícula a otra,
avanzando paulatinamente por el material. Al aumentar su
energía, las partículas del cuerpo aumentan su nivel de agitación,
lo que produce un incremento de la temperatura del cuerpo. Esta
forma de transmisión del calor se denomina “conducción” y es
exclusiva de los sólidos.
Así, la alternativa correcta es la A.
5
D
En general, la rapidez de propagación del sonido depende de la
densidad del medio, y es constante mientras la onda viaje por un
medio homogéneo.
Al aumentar la amplitud de una onda sonora, el sonido percibido
aumenta su intensidad, pero no cambia su rapidez de propagación
si es que no se ha transmitido a un medio diferente. Por ejemplo,
dos sonidos, uno de 60 [dB] y otro de 90 [dB] (sonidos de distinta
intensidad y, por lo tanto, producidos por ondas sonoras de
diferente amplitud), se propagan con la misma rapidez en el aire,
aproximadamente 340 [m/s].
6
C
El índice de refracción es una medida de la resistencia que
presenta el medio a ser recorrido por la luz. Un mayor índice de
refracción indica que el medio presenta mayor oposición al paso
de la luz y, por lo tanto, esta lo recorre con menor rapidez.
Así, como nB  nA , la rapidez de propagación de la luz en el
medio B es menor que en el medio A y, por consiguiente, en el
medio B el rayo se acerca a la normal (si el rayo hubiese pasado a
un medio en donde aumentara su rapidez, se habría alejado de la
normal).
Cuando al transmitirse de un medio a otro una onda cambia su
velocidad de propagación, también cambia proporcionalmente su
longitud de onda, manteniéndose su frecuencia constante. En este
caso, al pasar al medio B, junto con disminuir su velocidad, la
onda disminuye su longitud de onda.
Por lo tanto:
I)
Verdadero
II)
Verdadero
III)
Falso
7
E
Recordemos que
De los cinco posibles tipos de imagen que se pueden generar con
una lente convergente, solo uno corresponde a una imagen
derecha; esta se produce solo si ponemos el objeto entre el foco y
el vértice de la lente.
8
E
La expresión que relaciona las escalas de temperatura Celsius y
Fahrenheit es la siguiente.
9
TF  TC  32
5
Así, tenemos que
9
25 º C   TF   25  32  77  º F 
5
La expresión que relaciona las escalas de temperatura kelvin y
Celsius es la siguiente.
TK  TC  273
Por lo tanto:
25º C   TK  25  273  298 K 
9
B
Cuando dos partículas chocan (como dos bolas de pool, por
ejemplo) en el momento del impacto entre ellas se ejercen
fuerzas, que producen deformación y cambios en sus estados de
movimiento (cambio de dirección y/o rapidez y/o sentido). Pero
cuando dos ondas viajan por un mismo medio y se encuentran,
ellas se comportan de manera diferente: las ondas no chocan
entre sí, y son capaces de superponerse (atravesarse) sin
experimentar reflexión y sin ver modificada, una vez que se
separan, sus características originales de velocidad y amplitud.
Este hecho es lo que permite que las ondas se interfieran, ya sea
constructiva o destructivamente, y es una de las características
que diferencia a las ondas de las partículas.
Por lo tanto:
I)
Falso
II)
Falso
III)
Verdadero
10
E
El calor es una manifestación de energía y como tal se mide en
unidades de energía: joule en el S.I. y ergio en el C.G.S.
11
D
Si al iluminar un cuerpo lo vemos azul, significa que absorbe todos
los colores del espectro visible, menos el azul, el cual refleja.
Por lo tanto, podremos ver el bolso azul si lo iluminamos con luz
blanca, pues contiene todos los colores del espectro visible,
incluido el azul, el cual se reflejará.
También podremos ver el bolso de color azul si lo iluminamos con
luz azul.
Pero, si iluminamos el bolso con luz verde, su superficie absorberá
la luz y lo veremos de color negro (ausencia de luz).
Por lo tanto:
I) Verdadero
II) Verdadero
III) Falso
12
D
La fusión es el paso del estado sólido al líquido, en donde el
material absorbe calor.
La condensación es el paso del estado gaseoso al estado líquido,
en donde el material cede calor.
La evaporación es el paso del estado líquido al estado gaseoso,
en donde el material absorbe calor.
Por lo tanto:
I) Verdadero
II) Verdadero
III) Falso
13
A
Sabemos que, al transmitirse a un medio diferente, una onda
cambia su rapidez de propagación y, proporcionalmente, su
longitud de onda. Así, si en el ejercicio la onda disminuye su
rapidez a la mitad, su longitud de onda en el nuevo medio debe
disminuir también a la mitad; como inicialmente la longitud de
onda era de 3 [m], al ingresar al nuevo medio esta se reduce a la
mitad, es decir, 1,5 [m].
Por lo tanto, la alternativa correcta es la A.
Otra forma de llegar al mismo resultado es la siguiente.
Sabemos que la frecuencia de una onda es constante, y que
v  f  
v
f
Por lo tanto, al inicio tenemos
f1  400  Hz 

m
  v1  3  400  1.200  
1  3 m 
s
Al ingresar al segundo medio
v1
 m 
 600   
2
 s 
600

f 2  400  Hz 
 1,5  m 
  2 
400

2  ?


v2 
14
B
Para calcular la rapidez de propagación del tren de ondas
debemos recordar que
v  f
Del encabezado sabemos que la frecuencia es 4 [Hz]. Además,
sabemos que la longitud de onda la calculamos como

longitud tren de ondas
nº ondas
Como en la figura se puede apreciar que el número de ondas del
tren de ondas es 2,5, la longitud de onda es

20  m
2,5
 8  m
Así, la rapidez de propagación de la onda es
  8  m 
m
  v  8  4  32  
f  4  Hz 
s

Para calcular la distancia recorrida en 4 segundos, recordemos
que, como las ondas se mueven con rapidez constante, entonces
v
d
 d  v t
t
m
, en 4 segundos
 s 
Siendo la rapidez del tren de ondas v  32 
recorre una distancia de
m
d  32    4  s   128  m
s
Por lo tanto:
I)
Falso
II)
Verdadero
III)
Falso
15
B
Cuando una onda, ya sea longitudinal o transversal, viaja por un
medio material produce oscilación en las partículas del medio.
El gráfico del ejercicio muestra la amplitud de vibración en el
tiempo de una partícula, sin especificar si la onda que la hace
oscilar corresponde a una transversal o una longitudinal.
Es importante comprender que, aunque al mirar el gráfico su
“forma” parece mostrar una onda transversal, lo que el gráfico
realmente entrega es “información” respecto de la distancia que
separa una partícula de su posición de equilibrio, en un
determinado instante, y no muestra la “imagen” de la onda que
produjo tal oscilación. Así, el gráfico puede corresponder,
indistintamente, a una onda transversal o a una longitudinal.
Por otra parte, del gráfico se puede observar que la máxima
elongación que experimenta una partícula del medio, es decir, la
máxima separación que experimenta una partícula respecto de su
posición de equilibrio, es S metros.
Por lo tanto:
I)
Falso
II)
Verdadero
III)
Falso
16
E
17
B
La anomalía del agua se presenta entre los 0 [ºC] y 4 [ºC].
El calor se puede transmitir de tres formas distintas:
- Por conducción: proceso exclusivo en los sólidos.
- Por convección: proceso de transmisión del calor exclusivo de
los fluidos.
- Por radiación: única forma en que el calor puede viajar a través
del vacío, como por ejemplo lo hace entre el Sol y los planetas del
sistema solar.
18
C
19
E
20
D
Al aislar térmicamente dos cuerpos a distinta temperatura, fluye
calor desde el cuerpo más caliente hacia el más frío, hasta que
sus temperaturas se igualan. Cuando esto sucede, el flujo de calor
cesa y el sistema se encuentra en equilibrio térmico.
Por lo tanto, una vez que los cuerpos del ejercicio alcanzan el
equilibrio
térmico,
sus
temperaturas
se
igualan,
independientemente de la diferencia de masa que puedan tener.
Cualquiera sea la distancia a la que se sitúe un objeto frente a un
espejo convexo, siempre producirá una imagen virtual, derecha y
de menor tamaño.
Un cuerpo, al ser sometido a una variación de temperatura,
experimenta un cambio en su tamaño, que depende de las
características propias del material (coeficiente de dilatación), del
tamaño inicial del cuerpo y de la variación de temperatura que
experimente.
Por ejemplo, si la dilatación es lineal, la expresión que la define es
ΔL  Linicial  α  ΔT
y la longitud final del cuerpo es
L final  Linicial  L
Así, y siendo la barra del ejercicio un elemento lineal, con los
datos entregados la longitud final de la barra es
L final  K 

  K  L  L
Linicial  L 

En donde su dilatación L es
Linicial  L 


  L  L    T

T

Si la variación de temperatura producida en la barra hubiera sido
el triple, es decir 3T , entonces:
La dilatación experimentada por la barra habría sido
L*  L    3T  3L
es decir, el triple de la dilatación anterior, tal como lo indica la
proposición II.
Y su longitud final habría sido
L*final  L  3L  L  L  L  L
 L*final  L  L  L  L
K
L
*
final
2 L
 K  2L
Es decir, la longitud final de la barra habría sido
L*final  K  2L
tal como lo indica la proposición III, y distinta de 3K, como lo indica
la proposición I.
Por lo tanto:
I)
Falso
II)
Verdadero
III)
Verdadero
21
C
Al encontrarse en equilibrio térmico, los cuerpos A y B se
encuentran, necesariamente, a la misma temperatura.
La capacidad calórica depende de la masa del cuerpo y del calor
específico del material que lo conforma, tal como lo muestra la
siguiente expresión.
Capacidad calorica  masa  calor específico
De acuerdo con esta relación, y considerando que la masa del
cuerpo A es M y la del cuerpo B es 2M, y que el calor específico
de A es c, y el de B es 2c, entonces, las capacidades calóricas de
A y B son, respectivamente,
CA  Mc
CB  2M  2c  4Mc
Así, la capacidad calórica de B es el cuádruple de la del cuerpo A.
22
C
Para determinar el calor absorbido o cedido por un cuerpo al
variar su temperatura, utilizamos la siguiente expresión
Q  m  c  T
Primero calculamos el calor absorbido por la masa de agua a
menor temperatura.
m1  100  g 


 cal  
cagua  1 

 g º C    Qabsorbido  100 1  x  0   100 x

T1  0  º C 


Tf  x

Ahora determinamos el calor cedido por la masa de agua a mayor
temperatura.
m2  250  g 


 cal  
cagua  1 

 g º C    Qcedido  250 1  x  14   250 x  3500

T2  14  º C  

TF  x
Finalmente, utilizamos el principio calorimétrico de mezclas
( Qabsorbido  Qcedido  0 ) para encontrar la temperatura de equilibrio
de la mezcla.
100 x  250 x  3500  0
350 x  3500
 x  10  º C 
23
B
La reflexión difusa permite que los diferentes rayos de luz
reflejados en la pantalla de un cine se propaguen en diferentes
direcciones.
De esta forma, en distintas ubicaciones de la sala de cine
podemos ver cada una de las imágenes proyectadas en la
pantalla.
24
C
Sabemos que
v  f
La frecuencia del tren de ondas es la misma que la de la fuente
generadora, en este caso, 16 [Hz].
Para obtener la longitud de onda, recurriremos a un esquema que
nos muestre el tren de ondas del ejercicio.
En este esquema podemos apreciar que la distancia entre dos
nodos consecutivos equivale a ½ longitud de onda. Por lo tanto,
siendo esta distancia de 0,5 metros, la longitud de onda del tren
de ondas es de 1 [m] (distancia entre 3 nodos consecutivos).
Finalmente, calculamos la rapidez de propagación.
  1 m


m
  v  116  16, 0  
f  16  Hz 
s

25
E
En el interior de la flauta se genera una onda estacionaria del tipo
que se muestra en la figura adjunta.
Como en toda onda estacionaria, existen partículas del medio que
no experimentan vibración (nodos), así como partículas que vibran
experimentando, permanentemente, máxima amplitud de vibración
(antinodos).
Es importante recordar que las ondas estacionarias están
formadas por la superposición de dos ondas viajeras que se
propagan en sentidos contrarios.
Por lo tanto:
I)
Verdadero
II)
Verdadero
III)
Verdadero
26
D
Recordemos que la dilatación volumétrica se expresa como
ΔV  V0    ΔT
Como el agua y el jarrón poseen volúmenes iniciales V0 iguales (el
jarrón se encuentra lleno de agua), y ambos son sometidos a la
misma variación de temperatura T , según la expresión anterior
la dilatación que experimentan solo se diferencia por el valor de
sus coeficientes de dilatación volumétrica  . Luego, debemos
comparar ambos coeficientes.
Recordando que   3 , el coeficiente de dilatación volumétrica
del agua es
 agua  3 agua
Y el del cobre es
 cobre  3cobre
Pero, sabemos que
 agua 11
   agua  11 cobre
 cobre 1
Y, por lo tanto, podemos decir que el coeficiente de dilatación
volumétrica del agua es
 agua  3 agua  3 11 cobre  11 3 cobre
 cobre
  agua  11 cobre
Es decir, el coeficiente de dilatación volumétrica del agua es 11
veces mayor que el del jarrón. Luego, al aumentar la temperatura
del conjunto, el agua se dilata 11 veces más que el jarrón y, por lo
tanto, se derrama. Luego, las proposiciones II y III son verdaderas.
Finalmente, como no se conocen los valores numéricos de la
temperatura inicial del jarro ni de su coeficiente de dilatación
volumétrica, no es posible asegurar que su volumen final es el
doble de su volumen inicial, por lo que la proposición I es falsa.
Por lo tanto:
I) Falso
II) Verdadero
III) Verdadero
27
D
Al calcular los calores absorbidos en cada proceso, nos queda:
A)
Q  mhielo  chielo  T  100  0,54   0  10 
Q  540  cal 
B) Q  mhielo  L f
hielo
 100  80  8.000 cal 
C) Q  magua  cagua  T  100 1 100  0   10.000 cal 
D) Q  magua  LV agua  100  540  54.000 cal 
E)
Q  mvapor  cvapor  T  100  0, 48  110  100 
Q  480  cal 
Por lo tanto, el proceso que absorbe una mayor cantidad de
energía es transformar 100 [g] de agua líquida a 100 [ºC] en vapor
a 100 [ºC].
28
D
Analizando la expresión dada, tenemos que:
-
Al aumentar el valor de TC, aumenta el valor numérico de la
raíz en la ecuación, con lo que aumenta el valor de la rapidez
del sonido en el aire.
-
Si TC = 0 [°C], la expresión queda
V  331 1 
-
0
m
 331 1  331  
273
s
Para temperaturas inferiores a 0 [°C] (negativas), la expresión
nos muestra que la rapidez de propagación del sonido en el
m
aire es menor a 331   . Por ejemplo, si tomamos el valor
s
TC = - 273 [ºC], nos queda
TC  273 º C   V  331 1 
273
 331 1  1  0
273
Por lo tanto:
I)
Verdadero
II)
Verdadero
III)
Falso
29
C
Utilizando la ley de reflexión, es decir, que el ángulo de incidencia
es igual al ángulo de reflexión, para cada uno de los rayos
tenemos:
Por lo tanto, solamente el rayo C logra llegar al espejo E4.
30
C
Una ley científica se define como una generalización que se
puede expresar de manera verbal y/o a través de ecuaciones
matemáticas. Se apoya en la evidencia empírica (experimental) y
es universalmente aceptada.
En vista de lo anterior, el texto descrito en el cuerpo del ejercicio
corresponde a una ley científica.