SOLUCIONARIO GUÍA TÉCNICO PROFESIONAL Taller I

Transcripción

1 SOLUCIONARIO GUÍA TÉCNICO PROFESIONAL Taller I STALCTC001TC32-A16V1

2 Solucionario guía Taller I Ítem Alternativa Habilidad 1 D Reconocimiento 2 D Comprensión 3 C Comprensión 4 D Comprensión 5 D Aplicación 6 E Comprensión 7 A Comprensión 8 C Comprensión 9 D Comprensión 10 C Aplicación 11 C Comprensión 12 B Comprensión 13 C Comprensión 14 D Aplicación 15 D Aplicación 16 D Comprensión 17 C Reconocimiento 18 E Aplicación 19 E Comprensión 20 E Comprensión 21 A ASE 22 A ASE 23 A Reconocimiento 24 B ASE 25 D Comprensión

3 Ítem Alternativa Defensa 1 D Las ondas son perturbaciones que viajan por un medio, alejándose del punto en donde se producen. Al desplazarse, todas las ondas transportan energía, pero no pueden transportar materia. Las ondas mecánicas son un tipo de ondas que requieren de un medio material para su propagación, por lo que no pueden viajar por el vacío. Pueden ser longitudinales, como el sonido, o transversales, como las ondas en una cuerda. 2 D La frecuencia y amplitud de una onda sonora se relacionan con el tono y el volumen del sonido que escuchamos, respectivamente. La característica que nos permite diferenciar dos sonidos de igual tono y volumen, emitidos por cuerpos distintos, es el timbre. 3 C Al ser iluminados, los cuerpos absorben algunos colores de la luz y reflejan otros. Esto produce que los percibamos de un color en particular. Si un cuerpo es capaz de reflejar todos los colores (sin absorber ninguno), al iluminarlo con luz blanca lo veremos blanco, y al iluminarlo con una luz de color, lo veremos de ese color en particular. Si por el contrario el cuerpo es capaz de absorber todos los colores (sin reflejar ninguno), al iluminarlo con cualquier tipo de luz lo veremos negro. La absorción de ondas de luz produce un aumento de temperatura en los cuerpos, debido a que la luz, por ser una onda, transporta energía. Por lo tanto, las botellas con agua del ejercicio están pintadas de negro para que, al ser puestas al sol, absorban toda la luz que incide sobre ellas, y así logren calentar más eficientemente el agua en su interior. 4 D El sonido es una onda mecánica, por lo que necesita de un medio material para propagarse; por lo tanto, no puede viajar por el vacío. En general, el sonido se propaga más rápidamente en medios más densos, por lo que viajará más rápido en el agua que en el aire. Cuando una onda se refracta al pasar de un medio a otro distinto, junto con cambiar su dirección de propagación cambia su velocidad; si esta aumenta, la onda se aleja de la normal, y si disminuye, se acerca a la normal. Al pasar del aire al agua, el sonido aumenta su velocidad y, por lo tanto, se aleja de la normal. I

4 III) Falso 5 D Sabemos que el periodo se puede expresar como tiempo tiempo T nº oscilaciones nº oscilaciones T Luego tiempo 2[min] 120[ s] 120[ s] nº oscilaciones 12 T 10[ s] 10[ s] Por lo tanto, una partícula del medio por el cual se propaga la onda realiza 12 oscilaciones en 2 minutos. 6 E Si una superficie refleja todos los colores, al iluminarla con luz blanca la veremos blanca. Si los absorbe todos, la veremos negra, no importando el color de la luz con la cual la iluminemos. Si la superficie tiene la capacidad de reflejar solo un color, absorbiendo el resto, al ser iluminada con una luz que contenga ese color la superficie lo reflejará, y se verá de ese color en particular. En cambio, si la superficie es iluminada con una luz que no contenga dicho color, absorberá toda la luz sin reflejar nada, y se verá negra. En este caso, si la pared fue pintada roja, significa que puede absorber todos los colores menos el rojo. Entonces, si la iluminamos con una luz de color verde, la absorberá y veremos la pared de color negro. 7 A Cuando una onda pasa desde un medio a otro distinto, cambia su velocidad de propagación y su longitud de onda, pero su frecuencia permanece constante. Como la frecuencia es el 1 recíproco del periodo ( f ), si f se mantiene constante, el T periodo T no cambia. II) Falso III) Falso 8 C La rapidez de propagación aproximada de la luz en el aire es [m/s], mientras que la del sonido es de 340 [m/s]. Es decir, en el aire la luz es más de (ochocientas ochenta mil) veces más rápida que el sonido. Por este motivo, en una tormenta la luz del relámpago llega hasta nuestros ojos de forma casi inmediata, mientras que el sonido demora un tiempo considerablemente mayor. Por ejemplo, si observamos un relámpago que se produce a [m] de distancia, el sonido

5 necesitará 5 segundos para llegar hasta nosotros, mientras que la luz lo hará en tan solo 0, segundos (5,6 millonésimas de segundo). Esto es lo que provoca que se perciba primero la luz (relámpago) que el sonido (trueno). I) Falso II) Falso II 9 D La regularidad con la que el joven mueve su mano para generar ondas en la cuerda define la frecuencia que el tren de ondas posee. Al disminuir la regularidad a la mitad, la frecuencia disminuye también a la mitad. Por otra parte, al viajar por un medio (en este caso la cuerda) las ondas lo hacen con rapidez constante, dada por la expresión v f Si su frecuencia disminuye a la mitad ( 2 f ), y considerando que la rapidez de propagación de las ondas debe mantenerse constante (pues depende del medio de propagación y este no ha cambiado), la longitud de onda debe aumentar al doble, ya que f 2 f v 2 Así, la respuesta correcta es la D. 10 C tiempo 4[ s] T 2[ s] nº ondas 2 longitud tren 60[ cm] 30[ cm] nº ondas 2 30[ cm] cm v 15 T 2[ s] s Por lo tanto, el periodo y la rapidez de propagación de la onda son 2 s y 15 cm s, respectivamente. 11 C A medida que el barco se aleja, Alberto escucha el sonido de su sirena con un volumen cada vez menor. Esta característica del sonido (el volumen) está relacionada con la amplitud de la onda sonora y, por lo tanto, con la energía que la onda transporta. El fenómeno que Alberto percibe se denomina atenuación del

6 sonido. En este fenómeno, al viajar a través de un medio la onda sonora pierde energía, disminuyendo su amplitud conforme avanza. Así, a medida que aumenta la distancia a la que nos encontramos de la fuente sonora, percibimos el sonido cada vez con menor intensidad. 12 B Este ítem evalúa el procesamiento e interpretación de datos y formulación de explicaciones, apoyándose en los conceptos y modelos teóricos, lo cual corresponde a una de las habilidades del pensamiento científico. Requiere que el alumno, mediante la información entregada, establezca el efecto que produce el uso de una lente convergente. Una lente convergente junta los rayos de luz que entran al ojo hipermétrope, permitiendo que converjan justo en la retina. Así, la imagen que percibe la persona es nítida y bien definida. Por lo cual, al considerar el mismo principio, al utilizar una lente convergente en un ojo miope provocará que los rayos de luz converjan delante de la retina y aún más lejos de esta, lo que a su vez acrecentará el defecto de visión, aumentando el grado de miopía de la persona. Por lo tanto, la alternativa correcta es la B). 13 C Para que se perciba el efecto Doppler es necesario que exista movimiento relativo entre el emisor y el receptor; es decir, es necesario que estos se acerquen o se alejen entre sí. En los casos I) y III) el emisor y el receptor se acercan; no importa si es el emisor quien se acerca al receptor o viceversa, lo importante es que exista movimiento entre ambos. En estos casos, la persona en reposo y el conductor del automóvil, respectivamente, perciben el efecto Doppler. En el caso II), aun cuando ambos (emisor y receptor) están en movimiento, los dos vehículos se desplazan en línea recta y con la misma rapidez, por lo que no se acercan ni se alejan entre sí (no hay movimiento relativo entre ellos). Por este motivo, ninguno de ellos percibe el efecto Doppler. II) Falso II 14 D La frecuencia de vibración de una cuerda de longitud L, masa m, sometida a una tensión T, y en la que se establece una onda estacionaria en un modo de vibración n (nº de armónico), está dada por: n T L fn 2 L m

7 En este caso la cuerda vibra en su tercer armónico (n = 3). Al reemplazar los datos, obtenemos: n 3 L 1[ m] f [ Hz] T 4[ N] 2 1 0, m 10[ g] 0,01[ kg] Por lo tanto, la frecuencia con la que vibra la cuerda es de 30 [Hz]. 15 D 16 D Sabemos que d v d v t t m vsonido aire 340 s d [ m] t 3[ s] Al viajar por el aire atravesando capas a distinta temperatura, el sonido se curva hacia aquellas que se encuentran más frías; en este caso, se curva hacia abajo, tal como lo muestra la figura. 17 C Todos los sonidos viajan con la misma velocidad por un mismo medio, no importando que sus características sean diferentes. Por este motivo, en un medio cualquiera, los infrasonidos, ultrasonidos y el sonido audible viajan a la misma velocidad. Recuerda eso sí que, en general, el sonido viaja más rápido en los medios más densos. También es importante que recuerdes que, en el aire, la rapidez de propagación del sonido aumenta al incrementar la temperatura. I) Falso II) Falso II 18 E Los espejos planos forman un reflejo idéntico al objeto que está frente a ellos, aunque invierten sus lados. La imagen que se forma en estos espejos siempre es virtual, derecha y de igual tamaño que el objeto. Además, las distancias objeto-espejo e imagen-

8 espejo siempre son iguales. 19 E Las ondas estacionarias se pueden generar en cuerdas, membranas o en columnas de aire, y están presentes al pulsar la cuerda de una guitarra, golpear un tambor o al soplar una flauta. En una cuerda fija en sus extremos, los modos de vibración que puede tomar la cuerda (serie armónica) son En donde la frecuencia de cada armónico es un mútiplo entero de la frecuencia fundamental f 1. Por ejemplo: - para el segundo armónico, f2 2 f1 - para el tercer armónico, f3 3 f1 y así sucesivamente. También es importante fijarse que, en el primer armónico, la longitud de la cuerda corresponde a media longitud de onda, mientras que en el segundo armónico, la longitud de la cuerda corresponde a una longitud de onda completa. En el tercer armónico, la longitud de la cuerda corresponde a una vez y media la longitud de onda, y así sucesivamente. Para el caso particular de las ondas estacionarias producidas en el interior de una flauta (ondas estacionarias producidas en el interior de un tubo abierto en ambos lados), existe una notoria diferencia con los modos de vibración generados en la cuerda; en el tubo, lo que vibran son las partículas del aire, generándose antinodos en los extremos (al contrario de la cuerda, en donde los extremos son nodos). Fíjate en la siguiente figura.

9 Sin embargo, y a pesar de esta diferencia, la relación entre la frecuencia fundamental y las frecuencias de los armónicos es la misma que en la cuerda, así como también la relación entre la longitud del tubo y la longitud de onda de la onda estacionaria. Así, para el ejercicio: I) En el primer armónico, la longitud del tubo corresponde a media longitud de onda (una semilongitud de onda). II) La frecuencia del segundo armónico corresponde al doble de la frecuencia fundamental, es decir, 2200[ Hz] 400[ Hz]. III) En el segundo armónico la longitud del tubo coincide con la longitud de onda de la onda estacionaria. I II 20 E Los gráficos representan dos ondas de sonido y, por lo tanto, representan dos ondas mecánicas y longitudinales. Por otra parte, dos ondas sonoras, aunque posean características diferentes (como por ejemplo distinta frecuencia), viajan con la misma rapidez por un mismo medio, recorriendo igual distancia en el mismo tiempo. Por ejemplo, en el aire los sonidos viajan a m 340 s aproximadamente, independientemente de su frecuencia. I II

10 21 A 22 A Como el periodo y frecuencia de una onda son dos magnitudes inversamente proporcionales, el periodo máximo del sonido audible para estos animales se calcula considerando la mínima frecuencia. Así obtenemos 1 1 f T 1 1 T f Tmáximo 0,1[ s] fmínima 10 fmínima 10[ Hz] En toda onda la frecuencia permanece constante, aun si la onda se transmite a otro medio de propagación. Por otra parte, sabemos que v f. Por lo tanto, y suponiendo la frecuencia de la onda como f, nos queda: λa 2 m VA 2f VA 2f 1 λb 8 m VB 8f VB 8f 4 Así, la relación V V A B correcta es 1:4 23 A La refracción de la luz produce que los objetos sumergidos se vean en una posición aparente distinta de la real; así, desde el barco, el cofre en el fondo de la bahía se ve aproximadamente 1/3 menos profundo de lo que realmente está. Este fenómeno también produce que los objetos sumergidos se vean de menor altura que aquella que realmente tienen, por lo que el cofre es de mayor tamaño del que se puede ver desde la cubierta del barco. II) Falso III) Falso 24 B Para que se perciba el efecto Doppler es necesario que exista movimiento relativo entre el emisor y el receptor; es decir, es necesario que estos se acerquen o se alejen entre sí. El tramo BC es circular con centro en F, por lo cual para los autos que recorren este segmento de la pista no experimentan efecto Doppler, pues no se acercan ni se alejan de la fuente emisora de sonido. En cambio en el tramo AB y CD los autos se acercan y alejan, respectivamente, por lo cual experimentan efecto Doppler. 25 D El índice de refracción es una medida de la resistencia del 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.

11 Así, como n3 n2 n1, la rapidez de propagación de la luz en el medio 3 es menor que en el medio 1, por lo que la alternativa correcta es la D. Recuerda que la frecuencia y el periodo de la onda permanecen constantes, que la longitud de onda cambia proporcionalmente con la rapidez de propagación, y que al refractarse, si la onda disminuye su velocidad de propagación, se acerca a la normal.