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7/24/2019 EXAMEN IT FISICA B 2014. - SOLUCION - PUBLICAR.docx
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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORALFACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y MATEMÁTICAS
DEPARTAMENTO DE FISICA
PRIMERA EVALUACIÓN DE FÍSICA B- IT 2014 FECHA MIERCOLES 2 JUNIO DEL 2014
NOMBRE:………………………………………………………………………………………………
PARALELO:!
DURANTE EL E"AMEN# TODOS LOS CELULARES Y CUAL$UIER OTRO MEDIO DE
COMUNCICACION ELECTRONICA DEBEN ESTAR APA%ADOS Y %UARDADOS EN SUS
MOCHILAS! NIN%&N ESTUDIANTE DEBE TENER EN SU PODER LO ANTERIORMENTE
MENCIONADO!
Las primeras diez preguntas son de opción múltiple y tienen un valor de dos puntos cada
una.
EN CADA TEMA JUSTIFIQUE SU RESPUESTA.
1. Se tiene una lámina de cobre de dimensiones 120 cm x 60 cm x 0.02cm. ¿Cuál será su deformación unitaria transversal cuando se somete auna tracción uniforme de 9.8 x 10 ! en la dirección de la arista ma"or#$l módulo de %oun& 'ara el cobre es 1.20x1011 (a " el coe)ciente de'oisson es 0.*2a+ ,2.-x10 ,-
b+ ,*.x10,
c+ ,1.9x10,*
d+ ,8.2x10,9
e+ ,-.9x10,
2. /na cuerda lar&a de masa m se sueta del teco " cuel&a verticalmente.Se 'roduce un 'ulso de onda en el extremo inferior el cual viaa cuerdaarriba. 3a ra'ide4 del 'ulso al subir 'or la cuerda5a+ (ermanece constanteb+ umentac+ 7isminu"e
NOTA: $ste examen está diseado 'ara ser resuelto de manera individual 'uede usar uncalculadora ordinaria 'ara sus cálculos aritmticos un lá'i4 o esfero&rá)co. Solo 'uede comunicarscon la 'ersona res'onsable de la rece'ción del examen: " cual;uier instrumento de comunicació;ue ubiera tra<do deberá a'a&arlo " 'onerlo en la 'arte anterior del aula unto con al&=n otrmaterial ;ue se encuentre acom'aándolo. !o consultará libros notas ni al&=n a'unte adicional las ;ue se entre&uen en esta evaluación. Desarrolle los temas de manera ordenada. Firme com
constancia de haber leído lo anterior.
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d+ >altan datos 'ara decidir. /n obeto omo&neo " maci4o se encuentra totalmente sumer&ido en
un l<;uido " en e;uilibrio. !o toca el fondo. (odemos a)rmar5a+ 3a densidad del obeto es i&ual ;ue la densidad del li;uidob+ 3a densidad del obeto es menor ;ue la densidad del li;uidoc+ 3a densidad del obeto es ma"or ;ue la densidad del li;uido
d+ $sto no es 'osible un obeto sumer&ido en un l<;uido siem're seunde o ?ota
-. Colocamos en un reci'iente ;ue contiene a&ua una esfera ueca de'lomo de masa 1* & volumen i&ual a 20 cm. (odemos a)rmar5a+ 3a esfera se undirá " caerá al fondob+ $sta esfera 'ermanecerá totalmente sumer&ida en el a&ua en
e;uilibrio a cierta 'rofundidadc+ >lotará 'arcialmente sumer&ida en el a&uad+ >alta la densidad del 'lomo.
*. 3as 'art<culas en un medio 'or el cual se 'ro'a&a una onda lon&itudinal5a+ !o se muevenb+ Se mueven en una dirección 'er'endicular con la dirección de
'ro'a&ación de la ondac+ Se mueven acia adelante " acia atrás en la dirección de
'ro'a&ación de la ondad+ Se mueven solo acia adelante en la dirección de 'ro'a&ación de la
onda
6. /n blo;ue de 'lomo de 2 @& de masa " densidad 11.* &Acm es colocadoen un reci'iente con mercurio de densidad 1.6 &Acm. 3a fuer4anecesaria 'ara mantener sumer&ido el blo;ue es a'roximadamente5
a+ 1.9* !b+ 2.0* !c+ 2.* !d+ .0* !e+ .*8 !
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. Se mantiene tensa una cuerda ?exible de 0 m de lon&itud " 10 @& demasa entre dos 'ostes con una tensión de 200 !. Si se &ol'eatransversalmente la cuerda en uno de sus extremos allar el tiem'o ense&undos ;ue tardará la onda transversal 'roducida en alcan4ar el otroextremo.
a+ 1.0b+ 0.*0c+ 0.d+ 0.2*e+ 0.16
8. /n observador determinó ;ue ab<a 2.* m de se'aración entre un valle "una cresta ad"acente de las olas su'er)ciales en un la&o " contó crestas ;ue 'asaban en * s. ¿Cuánto vale la ma&nitud de la velocidadde las olas su'er)ciales Ben mAs+#a+ 1.*b+ .1-c+ -.1d+ 6.29e+ .86
9. Cuando una onda 'asa de un medio a otro diferente no var<a5a+ 3a velocidad " la frecuenciab+ 3a velocidad " la lon&itud de ondac+ 3a frecuenciad+ 3a frecuencia " la lon&itud de onda
10./na cámara en la ;ue se a eco el vac<o tiene una 'uerta cuadrada de
0.*0 m de lado. Si la 'resión atmosfrica es de 1.0 × 10* (a 'ara
abrir esta 'uerta ará falta acer una fuer4a de5
a+ 1.0 × 10* !b+ 2* @!
c+ *.0 × 10- !
d+ * @!
PROBLEMAS DE DESARROLLO
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1. /n obeto de 20.0 @& se mueve a ra'ide4 constante en una tra"ectoriacircular ori4ontal se&=n lo mostrado en la )&ura. Si el cable es aluminio
B$20 ×1010
(a+ de 0.*0 mm de diámetro. Si la lon&itud del cable
tensionado cuando forma 620 con la vertical es 1.20 m. ¿Cuál será su
lon&itud sin tensión# B 10'untos+
7esarrollo
(ara calcular la lon&itud sin tensión Blon&itud inicial+
2. Se necesita llenar un tan;ue de 8 m de volumen con a&ua en un tiem'ode 1* minutos mediante un ?uo de a&ua cu"a descar&a está a una
∑ F y=0
Tcos620−mg=0
T =(20 kg )(
9.8 m
s2
)cos62
0 =417.5 N
D620
m&
$l área A=π (0.50×10
−3m)2
4 =1.9635×10
−7m
2
T
A= E
∆ l
l →
T
A= E
l f −l0
l0
417.5 N
1.9635×10−7m2
=20×1010 N
m2
(1.2m−l
0
l0
)7es'eando l
0=1.187m
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altura de 20 m como se muestra en la )&ura. Se 'ide determinar5V+,) 10 ./
a+ 3as res'ectivas velocidades del l<;uido en las tuber<as de diámetro d1 " d2. B * 'untos+
D3+)),,C,5/, 63, 5+/6+, C,5/, 63 ,+73,5(6+63
b+ 3a lectura del manómetro a la salida de la bomba en (ascales. B *'untos+Se seleccionan dos 'untos del ?uido en movimiento los 'untos " E.
pmA+1
2 ρ V A
2+ ρg y A= pmB+
1
2 ρ V B
2+ ρg yB
pmA
+1
2
(1000
kg
m3
)(1.13
m
s
)
2
+0=0+1
2
(1000
kg
m3
)(7.07
m
s
)
2
+1000 kg
m3
×9.8m
s2 × 20m
PmA=2.20×10
5 N
m2
d1
-
E
20 md
2 10
Fanómetr
!ivel de
Eomba
3a velocidad a la descar&a5
V B= Q
A B
=8.89×10
−3 m3
s
1.26×10−3
m2 =7.07
m
s
Gelocidad en la sección del
manómetro5
8.89×10−3 m
3
Q= 8m3
15×60 s=8.89×10
−3 m3
s
Hrea a la descar&a5
A B=π × (0.04m )2
4=1.26×10
−3m
2
Hrea en la sección delmanómetro5
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. /n cuer'o 'rismático de 20 cm de altura " densidad 0.80 × 10 @&Am
?ota en un reci'iente ;ue contiene a&ua " una ca'a de benceno de 2.0cm de es'esor 'or encima del a&ua. ¿Iu altura B+ emer&erá de la faseli;uida# 7ensidad del benceno 900 @&Am " la del a&ua 1000 @&Am.V+,) 10 ./
4! /na onda transversal se 'ro'a&a a lo lar&o de un alambre del&ado decobre con una ra'ide4 de 80 mAs " frecuencia de 20 J4. Si el alambre decobre fuese de diámetro i&ual a la mitad del anterior manteniendo i&ualla tensión " la frecuencia5 V+,) 10 ./!
W cuerpo
Eenceno
2
a&ua
EBenceno
Eagu
∑ F y=0
E Agua+ E Benceno−W cuerpo=0
1000 kg
m3 (9.8 m
s2 )a × A+900
kg
m3 (9.8 m
s2 )(0.02m )× A−800
kg
m3 (9.8 m
s2 ) (0.20m )× A=0
7es'eando a se tiene ;ue a=0.142m=14.2cm
3a altura ;ue emer&e de la su'er)cie será5
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a+ Calcular la nueva velocidad de 'ro'a&ación de la ondaB* 'untos+
b+ Si la am'litud de la onda es π m determine la función de la onda
de la forma y= A sen(k!"#$ −%) cuando sta se 'ro'a&a en el
alambre de menor diámetro conociendo las condiciones iniciales de
la onda $ =0 & !=0 y y=0
B * 'untos+
v
3a densidad lineal se de)ne como la masa dividida 'ara unidad de lon&itud
'=
m
∆ !
Si multi'licamos " dividimos 'ara el área se tiene5
'= m× A
∆ !× A=
m× A
V = ρA
3ue&o se ace una relación entre las densidades lineales de los dosmedios.
'1
'2
=
ρ A1
ρ A2
→ '
1
'2
=
A1
A2
π d
2
3a lon&itud de onda )= *
f =
160m/s
201/ s =8m
$l n=mero de onda k =2 π
) =
2π
8m=
π
4 m
3a frecuencia an&ular +=2πf =2π ×20 1
s=40π
1
s
7e las condiciones iniciales $ =0, !=0 y y=0 se o,$-ene0=πsen (0+0−∅ )→∅=0
3a función de onda será5 y=πsen( π
4 ! " 40π$ )