Guía de Física

DIRECCIÓN ACADÉMICA
DEPARTAMENTO DE DESARROLLO
ACADÉMICO
12° ENCUENTRO ACADÉMICO, CULTURAL Y
DEPORTIVO INTERBACHILLERES 2014
CONCURSO DE CONOCIMIENTOS 2014
GUÍA DE ENTRENAMIENTO
DISCIPLINA: FÍSICA
Septiembre de 2013
1
2
ÍNDICE
Contenido
INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................................... 4
EJERCICIOS RESUELTOS ....................................................................................................................... 5
EJERCICIOS PROPUESTOS .................................................................................................................. 16
PREGUNTAS TEÓRICAS ....................................................................................................................... 19
RETOS .................................................................................................................................................... 22
3
INTRODUCCIÓN
La presente guía está dirigida a los estudiantes que participarán en el Concurso de
Conocimientos 2014 en su fase regional, en la disciplina de Física. Tiene la finalidad de
acompañar la preparación de los participantes en esta actividad académica, constituyendo
únicamente un material de apoyo, pues integra ejercicios y ejemplos de los tópicos
presentados en el temario, ya que la teoría la podrán encontrar el Diario de Aprendizaje de
Física I o en cualquier otra bibliografía que sugiera el asesor académico.
La guía se divide en 4 secciones:




Ejercicios resueltos
Ejercicios propuestos
Preguntas teóricas
Retos
La sección de retos no se incluirá en el examen, sin embargo tiene la intensión de posicionar
al estudiante en situaciones hipotéticas que requieran de conocimientos más amplio de la
ciencia y que determine sí sus conocimientos actuales necesitan reforzarse.
Nota: Para la resolución de los problemas planteados en el examen se permitirá usar
calculadora científica (evitando completamente las graficadoras y programables), pero no
serán permitidos los formularios.
4
EJERCICIOS RESUELTOS
1. Suponga que se encuentra auxiliando a un investigador y le pide calcular un resultado con
ayuda de la siguiente fórmula.
√
¿Qué unidades se obtienen con dicha formula; es decir, qué se esta calculando?
A) Distancia
B) Tiempo
C) Aceleración
D)Velocidad
Solución:
Observe que los únicos parámetros con unidades son L, medido en metros; y g, medido en
metros por segundo al cuadrado.
√
√
√
√
Las unidades que se obtienen son segundos; por ende dicha fórmula esta calculando algún
parámetro relacionado al tiempo o periodo en el que sucede un fenómeno.
2. El Concorde es el avión más rápido del mundo con una velocidad de crucero de 1450 mi/h
(unas dos veces la velocidad del sonido). ¿Cuál de las siguientes opciones expresa la
velocidad del Concorde en m/s?
A)
B)
C)
D)
Solución:
|
|
3. Opción que determine el ángulo entre los vectores
– .
A) 97°
B) 100°
C)
y
103°
D) 106°
Solución:
→
→
→
( )(
√( )
√
√
( )
) ( )( ) ( )(
( ) √(
→
)
( )
)
(
(
)
) →
.
5
4. La gráfica nos indica el desplazamiento de un móvil en función del tiempo, ¿cuál de las
siguientes opciones describe el comportamiento del móvil?
A) De 0–2 frena, de 2–6 no se mueve, de 6–8 acelera.
B) De 0–2 no se mueve, de 2–6 acelera, de 6–8 no se mueve.
C) De 0–2 acelera, de 2–6 no se mueve, de 6–8 desacelera.
D) De 0–2 se mueve, de 2–6 no se mueve, de 6–8 regresa.
Solución:
En la región de tiempo de 0 a 2 segundos el objeto se mueve hacia una posición positiva
sobre el eje x, sin embargo el objeto no está acelerando, sino que tiene una velocidad
constante, lo que descarta las opciones A, B y C, quedando la D.
5. Christian Huggens, el mayor relojero de la historia, sugirió que se podía definir una unidad
internacional de longitud como la longitud de un péndulo simple que tiene un periodo
exactamente de un segundo ¿cuál sería la más corta unidad de longitud actual si se
hubiera seguido su sugerencia?
A) 0.542 m
B) 0.895 m
C) 0.248 m
D) 0.345 m
Solución:
√
Despejando a
( )
(
)
6. ¿Cuál es la magnitud de la fuerza requerida para que al sumar los vectores
cuando
con
y
con
?
A) 165 N
B) 100 N
C) 134 N
D) 155 N
Solución:
Para que la suma de 3 vectores sea cero, la suma de sus componentes también debe de ser
cero, por lo que:
(
)
(
)
6
(
)
√
(
)
√(
)
(
)
.
7. El cuerpo humano puede sobrevivir a un accidente de trauma de aceleración negativa
(parada repentina) si la magnitud de la aceleración es menor que 250 m/s2 (cerca de 25g).
Si sufres un accidente automovilístico con velocidad inicial de 105 km/h y es detenido por
una bolsa de aire que se infla desde el tablero del automóvil, ¿a qué distancia debe ser
detenido para sobrevivir?
A) 1.20 m
B) 1.70 m
C) 2.20 m
D) 2.50 m
Solución:
Podemos observar que este problema es sobre cuerpos con movimiento rectilíneo
uniformemente acelerado, por lo que habrá que usar la expresión que relaciona la velocidad
inicial, velocidad final, distancia y aceleración.
La velocidad final es cero, además de que la aceleración es negativa, después de estas
consideraciones, la ecuación que nos queda es:
(
(
)
)
Esto quiere decir que una persona puede sobrevivir a un choque a esa velocidad siempre y
cuando la bolsa de aire desacelere a la persona en una distancia de 1.70 m.
8. Imagina que estás en la azotea de un edificio a 46.0 m sobre el suelo. Tu profesor, que
tiene una estatura de 1.80 m camina junto al edificio a 1.20 m/s. Si quieres dejar caer un
huevo sobre la cabeza de tu profesor, ¿dónde deberá estar el profesor cuando sueltes el
huevo?
A) A 1.20 m de donde caerá el huevo
C) A 3.60 m de donde caerá el huevo
B) A 2.40 m de donde caerá el huevo
D) A 4.80 m de donde caerá el huevo
Solución:
Véase que el problema tiene dos movimientos, el de caída libre del huevo, y el movimiento del
profesor. Como queremos que el huevo caiga en la cabeza del profesor, su movimiento es
dependiente del tiempo que le toma al huevo caer desde el edificio hasta la cabeza del
profesor. Primero calculemos el tiempo que tarda en caer el huevo desde la azotea del edificio
a la cabeza del profesor.
Observe que el movimiento del huevo es un movimiento de caída libre.
7
Despejando el tiempo tenemos:
√
√
(
)
√
Recordemos que el huevo se encontraba a 46.0 metros, sin embargo, el huevo no llegará al
suelo, sino a la cabeza del asesor, a 1.80 m de altura, por lo cual el huevo solo caerá 44.2 m.
El tiempo que tardará en caer el huevo es de 3 segundos, por lo que calculemos la distancia a
la que debe estar el profesor tres segundos antes para estar seguros que el huevo caerá en
su cabeza:
)(
(
)
Entonces, para estar seguros que el huevo caerá sobre la cabeza del profesor, este deberá de
estar a 3.60 metros del punto directamente debajo de donde se deje caer el huevo.
9. Enojada con su prometido, Sara lanza verticalmente hacia arriba su anillo de compromiso
con una velocidad de
desde la azotea del edificio del departamento en donde vive,
a una altura de 12 m. ¿Cuánto tiempo después de ser lanzado toca el suelo el anillo?
A) 1.14 s
B) 1.80 s
C) 2.00 s
D) 2.16 s
Solución:
El movimiento del anillo describe un tiro vertical, donde las variables relevantes son la altura,
la velocidad inicial, la aceleración de la gravedad y el tiempo de vuelo. Sustituyamos las
variables en la expresión de tiro vertical la fórmula:
Dado que la altura final es cero, obtenemos:
(
)
(
)
Véase que esta expresión es una ecuación de segundo grado, cuya solución la podemos
hallar con la formula general para ecuaciones de segundo grado. Las soluciones son:
Sin embargo, recordemos que en física, los tiempos negativos no son validos, al menos no
para el nivel en el que nos encontramos, por lo que el tiempo que tarda el anillo de Sara en
llegar al suelo es de 2.16 segundos.
10. Una canoa tiene una velocidad de
un rio que fluye al este a
relativa al rio y su dirección.
al sureste relativa a la tierra. La canoa esta en
relativa a la tierra. Calcule la velocidad de la canoa
8
A)
C)
al este del sur
al oeste del sur
B)
D)
grados al sur del oeste
al sur del este
Solución:
Tenemos los vectores de la corriente B y de la canoa A. Si
vemos el problema desde la perspectiva desde el rio,
tenemos ̅ ̅ ̅
)
)
(
)
(
)
(
)
√(
√
(
(
(
)
(
)
)
11. Una rueda de la fortuna de
de radio gira sobre un eje horizontal en el centro. La
rapidez lineal de un pasajero en el borde es constante e igual a
. ¿Qué magnitud y
dirección tiene la aceleración del pasajero al pasar por el punto más bajo de su
movimiento?
A) 2.50 m/s² hacia arriba.
C) 3.50 m/s² hacia arriba.
B) 2.50 m/s² hacia abajo.
D) 3.50 m/s² hacia abajo.
Solución:
(
)
12. Un estudiante que regresa a casa en automóvil cada navidad parte a las 7 am para hacer el
viaje de
que efectúa casi en su totalidad en autopistas interestatales. Si requiere
llegar a casa antes de las 5 pm. ¿Qué rapidez media deberá mantener?
A) 38.3 mi/h
B) 40.6 mi/h
C) 45.1 mi/h
D) 50.2 mi/h
Solución:
|
|
13. Un motociclista va por una curva sin peralte (es decir, una curva sin
inclinación) de radio
. Si el coeficiente de fricción entre las
ruedas y el camino es de
, ¿cuál es la rapidez máxima con que
puede tomarse la curva sin derrapar?
9
A) 40.7 km/h
B) 46.8 km/h
C) 52.4 km/h
D) 55.2 km/h
Solución:
Hagamos el diagrama de cuerpo libre:
La aceleración hacia el centro del camino circular es
y no hay aceleración vertical.
∑
(
∑
)
Debido a que la fuerza f que actúa es la fuerza de fricción, entonces:
es el coeficiente de fricción.
donde
Despejando la velocidad tenemos:
√(
√
)(
)(
)
Haciendo la conversión a km/h
|
|
La respuesta correcta es B).
14. En la siguiente figura, el peso
las fuerzas horizontales
y
posición indicada.
es de
. Elige la opción que determina la magnitud de
que deben aplicarse para mantener el sistema en la
A) 55 N, 55 N
B) 65 N, 55 N
C) 60 N, 55 N
D) 60 N, 60 N
10
Solución:
Llamemos
tenemos:
a la tensión soportada por el hilo que forma 45°. Analizando las componentes
∑̅
Ahora analizando la componente
de la parte superior tenemos:
La respuesta correcta es D).
15. Imagínate que perteneces a la Cuadrilla de Rescate Alpino y debes proyectar hacia arriba
una caja de suministros por una pendiente de ángulo constante de modo que llegue a un
esquiador varado que esta a una distancia sobre la base de la pendiente. La pendiente es
resbalosa, pero hay cierta fricción presente, con coeficiente de fricción cinética . Elije la
opción que permite calcular la rapidez mínima en términos de
y que se le debe
impartir a la caja en la base de la pendiente para que llegue al esquiador.
A)
B)
√
(
)
C)
√
(
)
D)
√
(
)
√
(
)
Solución:
Primeramente hagamos un diagrama que nos permita visualizar mejor el problema.
Del teorema de Trabajo-Energía tenemos que
; dado que la caja de
suministros será lanzada desde la parte más baja, allí tendrá que tener energía cinética,
mientras que la energía cinética será cero en la parte más alta.
(
)
11
La energía invertida en subir la caja de suministro será la energía requerida para elevar el
cuerpo una distancia más la energía perdida debida al efecto de la fricción.
De las suposiciones anteriores nos queda:
Donde
es la fuerza de fricción de la caja sobre la superficie, la distancia que recorrerá la
caja y
su masa. Dado que tenemos que expresar
en términos de , entonces usemos
funciones trigonométricas:
de aquí despejamos a :
Así tenemos que:
Por otro lado debemos expresar la fuerza de fricción en términos de los elementos que
tenemos.
De la definición de fuerza de fricción tenemos que
tenemos
por lo tanto tenemos que
ecuación en la ecuación del trabajo tenemos
y del diagrama de cuerpo libre
. Reemplazando esta
(
)
Recuperando las consideraciones del teorema de trabajo-energía nos queda:
(
Simplificando y despejando a
nos queda:
(
√
)
).
16. Justino y Valentín desean cortar un racimo de cocos (cuya masa es de 15 kg) que se
encuentran en la copa de una palmera a 8 metros de altura. Justino se encuentra sobre el
suelo, directamente debajo de la palmera; Valentín se encuentra en el techo de una casa
muy cercana a la palmera a 3 metros de altura ¿Cuál es la energía potencial de los cocos
medida por Valentín? La altura a la que se encuentran los cocos medida por Valentín es de
8 m – 3 m = 5 m.
A) 441 Joules
B) 735 Joules
C) 953 Joules
D) 1176 Joules
Solución:
12
Véase que la altura a la que se encuentran los cocos medida por Valentín es de 5 m,
entonces, calculemos la energía potencial:
(
)(
)(
)
17. El portaaviones John F. Kennedy tiene una masa de 7.4 x 10 7 kg. Cuando sus maquinas
desarrollan su potencia máxima de 280000 hp, la nave viaja con su rapidez máxima de 35
nudos (65 km/h). Si el 70% de esa potencia se dedica a empujar la nave por el agua, ¿qué
magnitud tiene la fuerza de resistencia del agua que se opone al movimiento del
portaaviones a esta velocidad?
A) 7.3 x 106 N
B) 8.1 x 106 N
C) 11 x 106 N
D) 13 x 106 N
Solución:
Primero debemos convertir los hp a watts y los km/h a m/s:
|
|
|
|
De toda la potencia, solo se invierte el 70 % para hacer avanzar al barco, por ende la potencia
utilizada es 1.46 x 108 W.
De la definición de potencia tenemos
de resistencia del agua entonces:
y como lo que queremos es la fuerza
18. Un bloque de 2 kg se empuja contra un resorte con masa despreciable y constante de
fuerza k = 400 N/m, comprimiéndolo 0.220 m. Al soltarse el bloque, se mueve por una
superficie sin fricción que primero es horizontal y luego sube 37°. ¿Qué altura alcanzará el
bloque antes de pararse y regresar?
A) 0.25 m
B) 0.5 m
C) 0.75 m
D) 1 m
Solución:
Ya que la energía almacenada en el resorte se
invertirá para proporcionarle al bloque energía
cinética tenemos:
Donde es la compresión del resorte,
Despejando tenemos:
su constante,
la masa del bloque y
su velocidad.
13
√
√
Debido a que no hay fricción, la energía cinética será invertida para hacer que el cuerpo suba
por la rampa, por lo tanto calculemos la altura a la que llegará el bloque
(
)
(
)
19. Observa la siguiente imagen y contesta correctamente la siguiente pregunta, ¿qué
magnitud y dirección tiene la fuerza gravitacional neta ejercida sobre la esfera uniforme de
0.100 kg por las dos esferas (de los extremos) uniformes?
Solución:
Calculemos la magnitud de la fuerza gravitacional que actual sobre la masa de 0.100 kg.
Sean:
(
)
Sustituyendo los datos tenemos:
(
)(
) ((
)
(
)
)
.
Debido a que en magnitud la Fuerza F12 es más intensa, la dirección de la fuerza
resultante es hacia la izquierda, es decir hacia la masa de 5 kg.
20. El papá de José y Francisco desea construir un juego de sube y baja para sus hijos, sin
embargo José y Francisco tienen masas diferentes, por lo que no pueden jugar
equitativamente en un sube y baja convencional. Observe la siguiente imagen.
14
¿Cuál deberá serla masa de Francisco para que el sube y baja este en equilibrio?
A) 20.0 kg
B) 22.5 kg
C) 28.4 kg
D) 35.0 kg
Solución:
En este caso, decimos que existe equilibrio rotacional, por lo que la torsión en ambos lados del
sube y baja es igual.
Entonces:
21. Los chalecos antibalas están diseñados para absorber y disipar el impulso causado por el
impacto de una bala. Si una bala de
que lleva una velocidad de
impacta a
una persona de masa de
que lleva un chaleco antibalas, ¿cuál será la velocidad de
la persona tras haber recibido el impacto de la bala? (Considere el problema como una
colisión elástica).
A) 0.050 m/s
B) 0.105 m/s
C) 0.230 m/s
D) 0.500 m/s
Solución:
Véase que el problema se restringe a la conservación del momento lineal, por lo que su
solución es relativamente directa.
(
)(
(
)
)
15
EJERCICIOS PROPUESTOS
En esta sección se incluye la respuesta de los ejercicios, con la finalidad de que el estudiante
pueda corroborar sus soluciones, sin embargo es necesario recalcar que se deben escribir
todos los procedimientos.
1. Un estudiante de Física suelta una sandía desde una azotea y oye que la sandía se estrella
después. ¿Qué altura tiene el edificio? (tome en cuenta que la rapidez del sonido es
de
e ignore la resistencia del aire).
R = 28.6 metros
2. Las cucarachas grandes pueden correr a
en tramos cortos. Supón que enciendes
la luz en un hotel barato y ves una cucaracha alejándose en línea recta a
(constante) mientras te acercas a ella a
. Si inicialmente estabas a
detrás,
¿qué aceleración constante mínima necesitarás para alcanzar al escurridizo bicho cuando
éste ha recorrido 1.20 m, justo antes de escapar bajo un mueble?
R = 4.6 m/s²
3. Un veterano de la selva provisto de una cerbatana * cargada con un dardo sedante y un
mono astuto de
están
arriba del suelo en árboles separados
. En el
momento justo en el que el veterano dispara el dardo horizontalmente al mono, éste se deja
caer del árbol en un vano intento por escapar del dardo. ¿Qué velocidad de salida mínima
debe tener el dardo para golpear al mono antes de que éste llegue al suelo?
*
Cerbatana. Canuto en que se introducen bodoques, flechas u otras cosas, para
despedirlos o hacerlos salir impetuosamente, soplando con violencia por uno de sus
extremos.
R = 40 m/s
4. Según el libro de records Guiness, el jonrón más largo que se ha medido fue bateado por
Roy “Dizzy” Carlyle en un juego de ligas menores. La bola viajó
antes de caer al
suelo fuera del parque. Considerando que la velocidad inicial estuviera 45° sobre la
horizontal y haciendo caso omiso de la resistencia del aire, ¿cuál debió ser la rapidez inicial
de la bola si se golpeo en un punto
sobre el suelo?
R = 42.8 m/s
16
5. Una piedra atada a una cuerda se mueve en el plano
tiempo son
( )
( )
, sus coordenadas en función del
¿Cuál es la distancia de la piedra al origen del sistema coordenado?
R = “R”
6. Una bala de rifle calibre 22 que viaja a
golpea un bloque de madera, penetrando a
una profundidad de
. El bloque esta fijo en su lugar y no se mueve. La masa de la
bala es de
. Considera una fuerza de retardo constante, ¿qué magnitud tiene la
fuerza que ejerce la madera sobre la bala?
R = 848 N
7. Una cubeta de
, llena de agua, se acelera hacia arriba con un cordel de masa
despreciable cuya resistencia a la ruptura es de
. Determine la aceleración máxima
que se le puede imprimir a la cubeta sin que se rompa el cordel.
R = 5.81 m/s
8. Un arqueólogo audaz cruza de un risco a otro colgado de una cuerda estirada entre los
riscos. Se detiene a la mitad para descansar. La cuerda se rompe si su tensión excede
, y la masa de nuestro héroe es de
. Considerando que podemos
modificar el ángulo que forman los cables, ¿qué valor mínimo puede tener el ángulo sin que
se rompa la cuerda?
R = 1.01°
9. Dos cuerdas están unidas a un cable de acero que sostiene un semáforo, como se muestra
en la imagen. Si la tensión máxima que una cuerda resiste sin romperse es de
,
determine el valor máximo del peso que puede tener el semáforo.
R = 6400 N
17
10. Imagina un camino húmedo peraltado donde hay un coeficiente de fricción estática de 0.30
y un coeficiente de fricción cinética de 0.25 entre los neumáticos y el camino, el radio de la
curva es de 50 m, si el ángulo de peralte es de 25°, ¿qué rapidez máxima puede tener el
coche antes de resbalar peralte arriba?
R = 21 m/s
11. En un parque acuático, trineos con pasajeros se impulsan por una superficie horizontal sin
fricción liberando un gran resorte comprimido. El resorte, con constante de fuerzas
y masa despreciable, descansa sobre la superficie horizontal sin fricción. Un
extremo está conectado con una pared fija; un trineo con pasajero (masa total
) se
empuja contra el otro extremo, comprimiendo el resorte
. Luego se libera el trineo
con velocidad inicial cero. ¿Qué rapidez tiene el trineo cuando el resorte regresa a su
longitud no comprimida?
R = 2.83 m/s
12. Cuando el motor de
(
) está desarrollando su potencia máxima, un pequeño
avión monomotor con masa de
gana altitud a razón de
s, ¿qué fracción de la
energía del motor se está invirtiendo en hacer que el avión ascienda?
R = 0.23
13. El corazón humano es una bomba potente y muy confiable; cada día admite y descarga
unos
de sangre. Considera que el trabajo que realiza es igual al requerido para
elevar esa cantidad de sangre a la altura de una mujer de
. La densidad de la sangre
es de
, ¿qué potencia desarrolla en watts durante un día?
R = 1.46 W
14. Tarzán, que se encuentra en un árbol, observa que Jane está en peligro sobre otro. Él toma
el extremo de una liana de
que forma un ángulo de 45° con la vertical. Se deja caer de
su rama y describe un arco hacia abajo para llegar a los brazos de Jane. En este punto su
liana forma un ángulo de 30° con la vertical. Calcule la rapidez de Tarzán justo antes de
llegar a donde está Jane para determinar si la abrasará tiernamente o la tirará de la rama.
Haz caso omiso de la resistencia del aire y la masa de la liana.
R = 7.9 m/s
15. En un ejercicio de entrenamiento de las fuerzas especiales del Ejército Mexicano se dispara
con un arma AK-47 hacia un maniquí para probar la calidad de los chalecos antibalas. El
maniquí tiene una masa de
, la bala del arma tienen una masa de
y viaja a una
velocidad de
. Considera que al momento del impacto de la bala con el chaleco se
produce un choque elástico, ¿qué velocidad tendrá el maniquí a instantes de haber sido
impactado por la bala?
R = 0.45 m/s
18
PREGUNTAS TEÓRICAS
1. ¿Cuál es el prefijo que se usa en el Sistema Internacional para medir millonésimas de
metro?
2. Un mecánico automotriz se encuentra debajo de un automóvil tratando de medir una pieza
con un calibrador muy preciso, sin embargo, debido a la posición en la que se encontraba la
medición fue incorrecta. ¿Qué tipo de error en la medición cometió el mecánico?
3. En una autopista, el automóvil se encuentra en reposo, un automóvil viaja al norte con
una velocidad de
, otro automóvil viaja en la misma dirección relativamente cerca de
los automóviles anteriores con una velocidad de
, si un cuarto automóvil viaja en la
misma dirección con una velocidad de
, rebasando a los demás automóviles, ¿qué
automóvil medirá la mayor velocidad del auto ? Si el automóvil viajara hacia el sur, ¿qué
automóvil medirá la mayor velocidad del auto ?
4. Cuando un automóvil en reposo es golpeado por atrás por otro automóvil, los pasajeros
sienten un chicotazo, es decir, un impulso repentino e intenso hacia adelante y luego hacia
atrás, ¿qué ley de Newton es la directamente responsable de dicha situación?
5. Supón que te encuentras en un elevador y sueltas tu mochila, sin embargo ésta no cae al
suelo. Basándose en dicha observación, ¿en qué tipo de movimiento se encuentra el
elevador?
6. Supón que te encuentras en un elevador como el del problema anterior y cargas tu mochila,
de 5 kg de masa, sin embargo, cuando se mide el peso de la mochila se obtiene una
medición de 52 Newtons. ¿Qué se puede decir acerca del movimiento del elevador?
7. ¿A qué ley de Kepler corresponde el enunciado: “Los cuadrados de los periodos de
revolución sideral de los planetas son proporcionales a los cubos de sus distancias medidas
al sol”?
8. Un conductor en el estado de Oaxaca fue citado a la corte por exceso de velocidad. La
prueba contra el conductor era que una mujer policía observó el auto del conductor junto a
un segundo auto, en un momento en el que la mujer policía ya había determinado que el
segundo auto excedía el límite de velocidad. El conductor alegó que: “El otro auto me
estaba rebasando, yo no iba a exceso de velocidad”. Si tú fueras el abogado del conductor,
¿cómo defenderías el caso?
19
9. Cuando se dispara un rifle a un blanco lejano, el cañón no se apunta exactamente al
blanco. ¿Por qué?
10. Al volar un avión en una noche tranquila, no tenemos sensación de movimiento, aunque el
avión vaya a
. ¿Por qué? (Este mismo fenómeno sucede cuando vamos por una
carretera plana, larga y recta en un automóvil a
)
11. Un pasajero de un camión en movimiento, sin ventanillas, ve que una pelota que estaba
parada en el pasillo comienza a moverse hacia atrás. Piensa dos posibles explicaciones y
en cómo decidir cuál es la correcta.
12. La cabeza de un martillo se está aflojando de su mango de madera. ¿Cómo golpearía el
mango contra la banqueta para apretar la cabeza? ¿Por qué funciona esto?
13. Una persona puede clavarse en agua desde una altura de
sin daño, pero si salta
desde un edificio de
y cae en una banqueta de concreto, seguramente se lastimará
mucho. ¿A qué se debe la diferencia?
14. Si tiene las manos mojadas y no dispone de una toalla, puede eliminar el exceso de agua
sacudiéndolas. ¿Por qué se elimina el agua así?
15. Explique por qué hay insectos que son capases de “caminar sobre el agua”.
16. ¿A qué se debe que al tocar a algunas personas nos dan una descarga eléctrica?
17. ¿Es correcto decir que: un objeto a 126° centígrados que está completamente aislado
térmicamente tiene calor?
18. ¿Qué se requiere para generar un campo magnético?
19. ¿Qué se requiere para formar un campo eléctrico?
20. ¿Por qué los barcos metálicos flotan en el mar?
21. ¿Qué parámetros definen la viscosidad de un fluido? ¿Cómo se puede modificar la
viscosidad de un fluido sin alterar sus propiedades químicas?
22. Imagina que trabajas en una empresa que fabrica llantas para automóviles. Cada uno de
los 5 técnicos que trabajan allí te proporciona un modelo de llanta para el mismo automóvil,
cada uno de materiales distintos. Los modelos cumplen con las características físicas de
una llanta para automóvil. ¿Qué procedimiento usarías para determinar el modelo más
eficiente para usar en el automóvil?
23. En casos ideales se cumple el principio de conservación de la energía mecánica. ¿En el
mundo real también se cumplen? ¿Por qué sí o por qué no?
24. Si una esfera de masa “X” y velocidad “V” colisiona elásticamente con una esfera de masa
“x” en reposo, ¿cómo será la velocidad de la esfera de masa “x”?
25. ¿Por qué la mayoría de las orbitas de los planetas del sistema solar están sobre un mismo
plano?
20
26. ¿Cómo construirías dispositivos o qué método usarías para medir la fuerza, la velocidad, la
aceleración, la potencia, la densidad, la viscosidad, la carga eléctrica, el campo magnético y
el campo eléctrico?
27. Por razones médicas es importante que los astronautas en el espacio exterior determinen
su masa corporal a intervalos regulares. Inventa una forma de medir la masa en un entorno
de aparente ingravidez.
28. Al pararnos descalzos sobre una tina húmeda, nos sentimos firmes, pero es muy posible
que resbalemos peligrosamente. Analice la situación en términos de los coeficientes de
fricción.
29. Una revista de automóviles llama a las curvas de carretera de radio decreciente “la
maldición del conductor dominguero”, explica por qué.
30. Cuando se usa un gato hidráulico para levantar un auto, se ejerce una fuerza de mucha
menor magnitud que el peso del auto, ¿esto implica que se efectúa mucho menos trabajo
sobre el auto que si éste se levantara directamente? Explique.
31. Un anuncio de un generador eléctrico portátil asegura que el motor a diesel produce
para impulsar un generador eléctrico que produce
de potencia eléctrica.
¿Es esto posible? Explica.
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RETOS
A continuación se te presentan diversas situaciones hipotéticas, las cuales no serán consideradas
para esta fase del concurso de conocimientos; sin embargo valen la pena para que valores tus
conocimientos sobre esta maravillosa ciencia.
1. Imagina que el IEBO organiza un concurso de ciencias entre todos los planteles. Tú, tus
compañeros y el asesor quieren realizar un experimento muy impresionante para
deslumbrar a los jueces. ¿Qué harías? ¿Cómo lo harías? ¿Qué materiales usarías?
(Recuerda que solo puedes utilizar materiales caseros y uno que otro dispositivo complejo
no muy difícil de conseguir ni muy caro)
2. Imagina que eres el ganador del Concurso de conocimientos del IEBO y que también pasas
a la olimpiada Nacional de Física. Una vez en el evento de la olimpiada, te encuentras en
un momento de recreación con los demás participantes, los cuales te piden tu opinión sobre
las nuevas corrientes de la física.
i.
ii.
¿Cuál sería tu opinión?
Una vez que les comentaste lo que piensas, los demás chicos comienzan a hablar
sobre la mecánica cuántica, la teorías de cuerdas, de bucles, sobre el colisionador
de hadrones en Suiza (CERN), etc. ¿Qué aportarías a la discusión? (Recuerda que
aportaras algo a la conversación y no remarcaras la importancia de los temas)
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