aduni - s_fisica

8/12/2019 Aduni - S_Fisica

1/17

FsicayQum

ica

FSICA

PREGUNTA N.o1

Calcule aproximadamente la altura H, en m, que

alcanzar el agua en un tubo de Torricelli, si la

presin exterior es de 2 atm.

(1 atm=1,013105Nm 2,

densidad de agua=1000 kg m 3, g=9,81 m s 2)

H

A) 5,25 B) 10,35 C) 20,65 D) 30,65 E) 40,75

Resolucin

Tema:Hidrosttica

En el tubo de Torricelli, se genera un vaco encima

de la superficie libre del lquido que se encuentra

dentro del tubo.

H

vaco

Anlisis y procedimiento

Analicemos segn el grfico

H

NN

aguaagua

MM

Patm=2 atm

vaco

P=0

Piden la altura H.

Como se trata de un solo lquido, entonces

PM=PN raguagH=Patm

1000 9,81 H=2 atm =2 1,013105

H=20,65 m

Respuesta

20,65

PREGUNTA N.o2

Una olla de cobre de 0,5 kg contiene 0,17 kg de

agua a 20 C. Un bloque de hierro de 0,2 kg a

75 C se mete en la olla. Calcule aproximadamen-

te la temperatura final, en C, suponiendo que

no se cede calor al entorno CCu=390 J/kg C,

CFe=470 J/kg C, CH2O=4190 J/kg C

A) 25,2 B) 27,2 C) 29,2

D) 31,2 E) 33,2

11


2/17

Academia CSAR VALLEJO

Resolucin

Tema:Fenmenos trmicos


Graficamos lo que acontece.

20 C20 C

75 C75 Cbloque de Fe

de 0,2 kg

bloque de Fe

de 0,2 kg

agua

0,17 kg

olla de Cu

de 0,5 kg

Nos piden la temperatura de equilibrio: Teq.

Analizamos en la recta de temperaturas.

20 C 75 C

Qganaolla

Qgana

Teq

agua

Qpierdebloque

Por conservacin de la energa

Q Q Qganaolla

ganaagua

pierdebloque

+ =

Ce(Cu)mCuDTCu+Ce(agua)maguaDTagua=

Ce(Fe)mFeDTFe

390 0,5 (Teq 20)+4190 0,17 (Teq 20)=

470 0,2 (75 Teq)

Teq=25,2 C

Respuesta

25,2

PREGUNTA N.o3

Los recipientes 1 y 2 de la figura contienen un gas

ideal. El nmero de moles del recipiente 2 es dos

veces el nmero de moles del recipiente 1. Las

presiones en los dos recipientes son las mismas

pero el volumen del recipiente 2 es el doble que

el del recipiente 1. Calcule la razn entre las tem-

peraturas T2/T1.

n1

n1

V1

V1

V2

V2

T1

T1

n2

n2

T2

T2

1

2

A) 0,5 B) 1 C) 1,5

D) 2 E) 2,5

Resolucin

Tema:Termodinmica


Analizamos segn el grfico.

n1n1 T1T1

V1V1

n2

n2 T2T2

V2V2

(1)

(2)

Piden T2/ T1.

Datos:

n2=2n1 P2=P1 V2=2V1

2


3/17


4/17


PREGUNTA N.o5

AA

VV

R

(I)

AA

VV

R

(II)

AA

VV

R

(III)

Indique cul o cules de los arreglos I, II o IIIpermite medir correctamente la resistencia Rmostrada.

A) Solo II B) I y II C) II y III D) I y III E) Solo III

Resolucin

Tema:Electrodinmica: instrumentos de medida


La resistencia (R) estar correctamente medidasi el ampermetro ideal indica la intensidad decorriente que pasa por la resistencia y el volt-metro ideal mide el voltaje en los extremos de laresistencia.

Caso I

i

i

i=0

NRM

M

N

N

AA

r=0

i

i

VV

r=

El ampermetro est en serie con la R, por loque mide la intensidad que pasa por esta.

El voltaje que mide el voltmetro (VMN) es igualque el voltaje de la R.

Por lo tanto, la Rse mide correctamente.

Caso II

i

i

i=0

NRM

M

N

N

AA

r=0

i

i

VV

r=

Por el voltmetro ideal no pasa corriente, por

lo que la corriente que pasa por la Res iguala la que pasa por el ampermetro.

El voltmetro est conectado directamente a la

resistencia R. Por lo tanto, la Rse mide correctamente.

Caso III

r=0

i=0

i=0

RM M

M N M

AA

VV

r=

Por la resistencia Rno pasa corriente debidoal ampermetro ideal.

Por lo tanto, la Rno se mide correctamente.

Respuesta

I y II

4


5/17

Solucionario de Fsica y QumicaSolucionario de Fsica y Qumica

PREGUNTA N.o6

El campo magntico en el interior de un solenoiderecto de 500 espiras y 10 cm de dimetro es 0,2 T.En qu tiempo, en ms, deber reducirse el valor

de dicho campo magntico a cero para que enlos bornes del solenoide se obtenga una fuerzaelectromotriz promedio de 10,0 kV?

A) 50,4 B) 61,2 C) 78,5 D) 95,9 E) 104,1

Resolucin

Tema:Electromagnetismo: ley de Faraday


r0

r0

B0=2 T BF=0

t=?

=F

0=B0A

0=B0A F=0

r=5 cm

n= 500espiras

m=10 kV

A=r2

Al variar el flujo magntico, se induce en los ex-tremos del solenoide una fuerza electromotriz ().Para la fem media (m), la ley de Faraday se escribe

m

nt

=

=

m n B

t

0 A

=

m

n B r

t

0

2

t nB r

m

= 0

2

Reemplazamos los datos

t =

( )

500 2 0 05

10 10

2

3

,

t=78,5 ms

Respuesta

78,5

PREGUNTA N.o7

Se hace incidir desde el vaco un rayo de luz defrecuencia 6,51014Hz sobre una superficie planade un cierto material en un ngulo de 45 conrespecto a la normal. Si el rayo refractado hace unngulo de 30 con respecto a la normal, calcule ladiferencia de la longitud de onda de este rayo, enm, en ambos medios (c=3108m/s)

A) 0,7510 7

B) 0,8510 7

C) 0,9510 7

D) 1,2510 7

E) 1,3510 7

Resolucin

Tema:OEM: ley de Snell


Cuando una onda pasa de un medio a otro (fen-meno de refraccin), la rapidez de la onda (v) y lalongitud de onda () cambian, pero la frecuenciase mantiene constante (f).De la relacin:

v f

v= =

5


6/17


Nos piden 12.

N

f=6,51014Hzaire

1

2

45

3030v2

c

otro

medio

1

8

14

3 10

6 5 10= =

c

f ,

1=4,61510 7m

2

2= ( )

v

fI

Determinamos v2aplicando la ley de Snell.

v

c

r

2=

sen

sen

Reemplazamos

v

c

2 30

45=

sen

sen

v

c

2 2=

Reemplazamos en (I).

2

8

142

3 10

2 6 5 10= =

( )c

f ,

2=3,26310 7m

12=1,3510 7m

Respuesta

1,3510 7

PREGUNTA N.o8

Un espejo cncavo tiene una distancia focal de6010 2m. Determine la posicin del objeto, enmetros, que logre que la imagen resultante sea

derecha y tenga un tamao cuatro veces mayorque el objeto.

A) 1510 2

B) 2510 2

C) 3510 2

D) 4510 2

E) 5510 2

Resolucin

Tema:ptica geomtrica: espejos esfricos


Para un espejo cncavo, la distancia focal espositiva.Por dato f=+60 cm

Si la imagen es derecha (imagen virtual), entonces

la distancia imagen (i) es negativa.Adems, por dato, la imagen es cuatro vecesmayor que el objeto, entonces i= 4q.

Nos piden q(distancia objeto).

Aplicamos la ecuacin de Descartes.

1 1 1f i

= +

Reemplazamos los datos.

1

60

1

4

1=

( )+

q=45 cm q=4510 2m

Respuesta

4510 2

6


7/17

Solucionario de Fsica y Qumica

PREGUNTA N.o9

Respecto de los rayos X, seale verdadero (V)

o falso (F) segn corresponda a las siguientes

proposiciones:

I. Son ondas electromagnticas de mayor fre-

cuencia que la radiacin visible.

II. Se generan al impactar electrones de cualquier

energa cintica contra una superficie metlica.

III. Si los electrones que generan los rayos X tienen

todos la misma energa cintica e impactan

sobre un mismo nodo, entonces los rayos X

generados son de una sola frecuencia.

A) VVV B) VVF C) VFV

D) FFV E) VFF

Resolucin

Tema:Rayos X

Ondas

largas de

radio

Radar

Microondas

Infrarrojo

Ultravioleta

Rayos X

Rayos

gamma

Rayos

csmicos

Larga

10 cm

1 cm

0,1 mm

400 -700 nm

5 nm

100 X-U

1 X-U

Corta

f

(aumenta)

(disminuye)

luz visible

1 nanmetro=1 milimicrn (m)=10 9m


I. Verdadera

Segn el espectro electromagntico, la frecuen-

cia de la luz visible es menor que la frecuencia

de los rayos X.

II. Falsa

ev

blanco

Para que se generen los rayos X, el electrn

tiene que presentar una gran energa cintica;

por ello son acelerados con voltajes del orden

de los 10 kV.

III. Falsa

C

blanco

nodo

rayos X

EC(0)

EC(f)

Al impactar (frenado), los electrones rebotan

perdiendo energa cintica; la energa que

pierden se convierte en radiacin.

EC(0)EC(f)=Erad=h f

frecuencia derayos X

Para tener una sola frecuencia, la energa

cintica despus del impacto de cada uno de

los electrones tiene que ser igual. Luego del impacto, los electrones salen con

diferente rapidez, inclusive algunos quedan

en reposo.

Por lo tanto, la energa cintica de cada elec-

trn despus del impacto es diferente.

Respuesta

VFF

77


8/17


PREGUNTA N.o10

Se construye un oscilador armnico usando un

bloque de 0,3 kg y un resorte de constante els-

ticaK. CalculeK, en N/m, si el oscilador tiene unperiodo de 0,2 s.

A) 196

B) 296

C) 396

D) 496

E) 596

Resolucin

Tema:Movimiento armnico simple

La frecuencia cclica () de un oscilador armnico

para cualquier caso se determina segn

K

(I)

m

K

(II)m

K

(III)

m

I II III I= = = = ( )

2

T

K

m


Para determinar la rigidez (K), utilizamos la ecua-

cin (I).

2

T

K

m=

Luego

K

Tm=

4 2

2

Datos:

T=0,2 s; m=0,3 kg

K =( )

( )4

0 20 3

2

2

,,

K=296 N/m

Respuesta

296

PREGUNTA N.o11

Una carga q= 3,6410 9 C se mueve con

una velocidad de 2,75106m/s . Calcule la

fuerza que acta sobre la carga, en N, si est en

una regin que contiene un campo magntico

B = +

0 75 0 75, , .T T

A) 5510 6

B) 6510 5

C) 7510 4

D) 8510 3

E) 9510 2

8


9/17

Solucionario de Fsica y Qumica

Resolucin

Tema: Fuerza magntica sobre una partcula

electrizada


Graficamos el problema.

k

v

x

y

y

Bx

Byq

Datos:

By

=0 75, T

Bx

=0 75, T

v

= 2 75 106

, m/s

q= 3,6410 9C

Cuando una carga se desplaza por un campo

magntico, experimenta una fuerza de naturaleza

magntica, cuyo mdulo se determina segn

Fmag=|q|Bvsen; v

B

z

y

x

By

(+)

()

v

kFmag( )

ComponenteBx:

Fmag=|q|Bxvsen0; =0

Fmag=0

ComponenteBy:

F mag=|q|Byvsen90; =90

F mag=(3,6410 9)(0,75)(2,75106)

Fmag

=7510 4N

F

mag N= ( )75 10 4

Respuesta

7510 4

PREGUNTA N.o12

Dados los vectores A

,B

y C

, donde |A|=4 u,

|B|=8 u y |C|=7 u, determine el ngulo , si se

sabe que el vector resultante de la suma de 2A

,

2B

y C

se encuentra en el eje Y.

X

Y

C

2A

2B

A) 30 B) 37 C) 45

D) 53 E) 60

9


10/17


PREGUNTA N.o13

Una partcula partiendo del reposo se desplaza con

movimiento rectilneo de aceleracin constante

terminando su recorrido con rapidez v1. Paraque la partcula se desplace 3 veces la distancia

del recorrido anterior con rapidez constante v2,

empleando el mismo tiempo, es necesario que la

relacin v1/v2sea:

A) 1/3 B) 2/3 C) 4/3

D) 3/2 E) 3/4

Resolucin

Tema:MRU - MRUV


Piden v1/v2.

Primer caso: La partcula realiza MRUV.

d

v1

v0=0

a

t

d v v

tF=

+

0

2

d v

t= +

0

2

1

d v

t= 1

2 (I)

Resolucin

Tema:Operaciones con vectores


Piden .

Condicin

R A B C

= + +2 2

R

: en el eje y

Descomponemos los vectores en y,x.

2A

2B

C

X

Y

16sen16

16cos8

Del dato

|A|=4 u 2|A|=8 u

|B|=8 u 2|B|=16 u

Para que la resultante se encuentre en el ejevertical, se tiene que cumplir

Vx

( ) = 0

16cos 8=0

cos=8/16

\ =60

Respuesta

60

10


11/17


Segundo caso: La partcula realiza MRU y sedesplaza 3den el mismo tiempo t.

3d

v2

v2

t

3d=v2 t (II)

Reemplazamos (I) en (II).

32

12

vt v t

=

\v

v1

2

2

3=

Respuesta

2/3

PREGUNTA N.o14

Un proyectil se lanza desde el origen de coordenadas con una rapidez de 50 m/s formando un ngulode 53 con la horizontal. Si despus de un cierto tiempo alcanza una altura h=60,38 m, calcule

aproximadamente el otro instante de tiempo en que volver a tener la misma altura.(g=9,81 m s2)

A) 2,99 s B) 4,15 s C) 6,15 s D) 8,15 s E) 9,45 s

Resolucin

Tema:Movimiento parablico de cada libre (MPCL)


Nos piden el instante t2.

Grafiquemos el movimiento parablico que describe la partcula.

h=60,38 mh=60,38 m h

t1t1

t2

t2

g

g

v0y=40 m/s40 m/s

50 m/s

30 m/s30 m/s

53

11


12/17


A B x

1 m 3 m

A) 25 B) 40 C) 55 D) 75 E) 85

Resolucin

Tema:Equilibrio mecnico


Pidenx.

Por condicin, cuando la persona est a unadistancia x del extremo derecho, la tabla empieza

a levantarse; entonces en el puntoAno hay fuerzade reaccin. Hacemos el DCL sobre la barra.

A B1,5 m 1,5 m

Fg(tabla) Fg(persona)

antihorario horario

1x x

1 m 1 m

Aplicamos la segunda condicin de equilibrio

respecto del punto B.

M =M

M MFg Fgpersona tabla=

Fgpersona(1 x)=Fg tabla(1,5)

En los instantes t1y t2, la partcula se encuentra a

una altura h=60,38 m. En la proyeccin vertical,

usamos la ecuacin vectorial del MVCL para

obtener t1y t2.

h v t g t y

= +0

21

2

+ = + 60 38 40 1

29 81

2, ( , )t t

4,905 t2 40t+60,38=0

Al resolver la ecuacin, obtenemos t1=2 s

t2=6,15 s

El instante posterior es t2.

\ t2=6,15 s

Respuesta

6,15 s

PREGUNTA N.o15

Un hombre de 80 kg de masa que est pintando

un techo, se encuentra caminando sobre una tabla

homognea de 5 m de longitud y 40 kg de masa,que se apoya sobre dos soportesAyBcomo se

muestra en la figura. Cuando llega a una distancia

xdel extremo, la tabla empieza (peligrosamente)

a levantarse. Calculex(en cm).

(g=9,81 m s2)

12


13/17


m g x m g persona tabla( )= (1,5)1

80(1 x)=40(1,5)

x=0,25 m

\ x=25 cm

Respuesta

25

PREGUNTA N.o16

Una de las lunas de Jpiter, o, describe una rbitade radio medio 4,22108m y un periodo de

1,53105s. Calcule el radio medio (en m) de otra

de las lunas de Jpiter, Calisto, cuyo periodo es

de 1,44106s.

{Dato: (88,56)1/3j4,45}.

A) 2,34107

B) 4,42108

C) 1,87109

D) 5,621010

E) 1,331011

Resolucin

Tema:Leyes de Kepler

Anlisis y procedimientoPiden el radio medioR2.

Las lunas de Jpiter o y Calisto orbitan en trayec-

torias con radios mediosR1yR2, respectivamente.

JpiterCalisto R2

o

R1=4,22108mR1=4,22108m

Sean

T1=1,53105s el periodo de o yT2=1,4410

6s

el periodo de Calisto. Aplicamos la tercera ley de

Kepler.

T

R

T

R

1

2

1

3

2

2

2

3=

1 53 10

4 22 10

1 44 105 2

8 3

6 2

23

,

,

,( )

( )=

( )R

R2

36

5

2

8 31 44 10

1 53 104 22 10=

( ),

,,

R23 8

388 56 4 22 10= ( ), ,

R2888 56 4 22 10=( ) ( ), ,1/3

R2=1,87109m

Respuesta

1,87109

13


14/17


PREGUNTA N.o17

Un alumno estudia los cuerpos en cada libre luego

de lanzarlos verticalmente hacia arriba y llega a

las siguientes conclusiones:

I. El tiempo que el cuerpo demora en subir hasta

el punto ms alto es mayor que el que demora

en bajar, debido a que durante la bajada la

fuerza de gravedad acelera el cuerpo.

II. En el instante en que el objeto llega al punto

ms alto de su trayectoria su energa mecnica

total es mxima.

III. En el punto ms alto de su trayectoria, el objeto

se encuentra en equilibrio.

Indique la secuencia correcta despus de determinar

si las proposiciones son verdaderas (V) o falsas (F).

A) VVV B) VFV C) FFV

D) FFF E) FVF

Resolucin

Tema:Dinmica y Energa mecnica

Un cuerpo se encuentra en cada libre si en sumovimiento solo acta la fuerza de gravedad.


I. Falsa

En el MVCL, todo

cuerpo experimenta

la aceleracin de la

gravedad (g ), la cual

se considera cons-

tante. Por esta razn

II. Falsa

En cada libre, la energa mecnica se conserva.

A D

C

B

E E E EM M M MA B C D= = =

III. Falsa

En el punto ms alto experimenta la fuerza

de gravedad, la cual es la fuerza resultante

y origina la aceleracin de la gravedad. Por

lo tanto, en este punto no est en equilibrio

mecnico.

v0

v2

v1=0

g

Fg

Respuesta

FFF

t1=t4t2 =t3 v

1

v4

v5

t1

t4

t3t2

v2

v3

t subida=tbajada

14


15/17


PREGUNTA N.o18

Una pelota de masa m=2 kg se suelta desde una

altura h=5 m. Si luego del primer rebote alcanza

una altura mxima h/4, calcule la fuerza promedio,

enN, que la Tierra ejerce sobre la pelota, consi-

derando que el tiempo de contacto fue de 0,1 s.

(g=9,81 m s 2)

A) 9,8

B) 99,0

C) 148,5

D) 198,0

E) 297,1

Resolucin

Tema:Energa mecnica - impulso

1. Rapidez (v) de un objeto en cada libre luego

de ser soltado

2ghv=

h

h: distancia que

desciende

Por conservacin

de la energa

mecnica

v0=0

g

2. Impulso I

( )

t

F F

I F t

= NS


Graficamos lo ocurrido

2gh2=4,95 m/s

2gh1=9,9 m/sv1=

h1=5 m

antes del

choque

despus del

choqueR

Fg

vF=0

v0=0

Durante el choque (D.CH), del teorema del impul-

so resultante IRE

( )y la variacin de la cantidad de

movimiento P P

final inicial( ), tenemos

I P PRE

= final inicial

I I P PR Fg

+ = final inicial

Rt Fg t mv mv

+ = 2 1

Reemplazamos datos

R

0 1 19 62 0 1 2 4 95 2 9 9, , , , ,( ) + ( )( ) =( )( ) ( ) ( )

Reemplazamos

R

= +316 62, N

Si se desprecia el impulso de la fuerza de gravedad

(Fg t=0), se tiene

R

= +297 N

Respuesta

297,1

15


16/17


PREGUNTA N.o19

Una masa de 4 kg est unida a un resorte de rigidez constante k=25 N/m y reposa sobre una superficie

horizontal lisa. El extremo opuesto del resorte est unido a una pared vertical. La masa comprime 15 cm

al resorte y se suelta. Calcule el tiempo, en s, a partir del instante en que la masa es soltada, cuando la

energa cintica es igual a su energa potencial por segunda vez.

A)p

10 B)

p

5 C)

3

10

p D)

2

5

p E)

p

2

Resolucin

Tema:Movimiento armnico simple

En el movimiento armnico simple (MAS) Por conservacin de la energa mecnica

E mv Kx KAM = + =1

2

1

2

1

2

2 2 2

ComoEC=EPE2 1

2

1

2

2 2Kx KA

=

x A

=

2

Ax=

A

P.E.

A

x

vEC=E

PE

se cumple

2


Relacionando el MAS con el MCU.

Se deduce

t tN M N M = ' '

tN M =

Como =K

m

entonces tK

m

N M =

Reemplazamos datos

tN M =3

10

s

N

N '

M '

MP.E.

A A

t

t

inicio del

MAS

por primera

vez

por segunda

vezE

C=E

PE

EC

=EPE

3

4=

4

Ax=

2

Respuesta3

10

p

16


17/17


PREGUNTA N.o20

Se tiene un dispositivo que emite ondas sonoras de

manera uniforme en todas las direcciones. Seale

la veracidad (V) o falsedad (F) de las siguientes

afirmaciones.

I. La intensidad del sonido disminuye en propor-

cin inversa al cuadrado de la distancia de la

fuente emisora al oyente.

II. El nivel de sonido expresado en dB es propor-

cional al cuadrado de la intensidad del sonido

emitido.

III. El tiempo que la onda sonora tarda en llegar al

oyente disminuye con la potencia de las ondas

emitidas.

A) FVF B) FVV C) VVF

D) VFV E) VFF

Resolucin

Tema:Ondas mecnicas - sonido

Anlisis y procedimientoI. Verdadera

R1

R3

R2

Como la intensidad del sonido (I) se define

matemticamente as:

I P

=

( )

( )

potencia

rea A

Entonces

P=A.I=4pR2I

SiPes constante, entonces

4pR 21I1=4pR22I2=4pR

23I3=

I1R12=I2R

22=I3R3

2= . . . = cte.

II. Falsa

Por definicin matemtica

= 10 0log

I

I

Por lo tanto, el nivel sonoro (b) depende del

logaritmo de la intensidad del sonido (I).

III. Falsa

La rapidez de la onda sonora (v) depende de

las propiedades elsticas del medio

v RTM

=

g: coeficiente de dilatacin adiabtica

R: constante universal de los gases

T: temperatura

M: masa molar de los gases

Por lo tanto, el tiempo que demora la onda en

llegar al oyente no depende de la potencia conla que se emite.

Respuesta

VFF

aduni - s_fisica

Documents