Instituto de Física Facultad de Ingeniería Universidad de la República

Transcripción

1 do. PARCIA - Física General 1 8 de julio de 006 El oento de inercia de un disco unifore, respecto de un eje perpendicular que pasa por su centro es: I = MR /, donde M es la asa del disco y R su radio. El oento de inercia de una barra unifore, respecto de un eje perpendicular que pasa por su centro es: I = M /1, donde M es la asa de la barra y su lonitud. = 9,8 /s ; R ases = 8,3145 J/ol K ; P 0 = 101,35 Pa ; 0ºC = 73 K ersión 1 Resultados por versión al final Preunta 1 Un bobero sube por una escalera ríida de laro total. a priera sección de la escalera tiene laro = 7,5 y una asa M = 350 (el resto de la escalera puede suponerse de asa despreciable). a escalera está apoyada forando un ánulo de 45º sobre un piso cuyo coeficiente de rozaiento estático es S = 0,6. a escalera tiene un punto de apoyo P sin fricción en el extreo del prier trao de escalera, coo se uestra en la fiura. a asa áxia del bobero que puede subir hasta el extreo superior de la escalera sin que ésta se ueva, es: a) 63 b) d) 88 e) 95 P Nota: a reacción en el punto P es noral a la escalera. S 45 Preunta Considere un recipiente cilíndrico (laro total = 1,0 ) de paredes adiabáticas, el cual contiene 3 oles de as ideal. El cilindro está cerrado por un pistón (adiabático) unido a un resorte de constante elástica = 10 4 N/ y lonitud natural (ver fiura). Supona que el sistea se encuentra en equilibrio térico y ecánico a una teperatura de 5ºC. Cuál es la lonitud d del resorte? a) d = 0.39 b) d = 0.86 d = 0.75 d) d = 0.6 e) d = 0.14 Gas acío d Preunta 3 (er fiura en la siuiente páina). Una barra de laro y asa M reposa horizontalente sobre una superficie sin rozaiento. A una distancia d = /4 del extreo de la barra, incide noralente un proyectil de asa (= M/) que posee una velocidad horizontal. ueo del choque el proyectil queda incrustado en la barra. Indique cuál de las siuientes opciones es correcta: 1

2 a) Inediataente después de la colisión el centro de la barra se ueve con velocidad /3. b) a enería ecánica del sistea se conserva. Inediataente después de la colisión la velocidad del extreo de la barra es /3. d) El oento anular del sistea, calculado desde un punto de la barra que dista 5/1 del extreo A, se conserva. e) Ninuna de las anteriores. A d M Preunta 4 Considere el sistea de la fiura. a rueda tiene una asa, radio R y oento de inercia I respecto a un eje que pasa por A. a rueda puede irar libreente alrededor de A, y está sujeta a un brazo que puede pivotear en los puntos A y. Inicialente la rueda no tiene oviiento, y lueo se apoya sobre una cinta transportadora que se ueve con velocidad constante (en el sentido de la flecha). Entre la rueda y la cinta hay coeficientes de rozaiento estático y cinético, µ S y µ K, respectivaente. El trabajo que realiza el otor que propulsa la cinta a velocidad constante, desde el oento en que la rueda se apoya hasta que ésta adquiere su velocidad anular final, es: Suerencia: tena en cuenta que en el proceso se disipa enería. a) W = µ b) I W = R 3 I W = R d) W = e) W = 0, R Preunta 5 Un bloque de asa M = 1,0 está apoyado sobre una superficie horizontal; el coeficiente de rozaiento estático entre el bloque y la superficie es S = 0,50. Un resorte de constante elástica = 3 N/ une el bloque con el centro de un disco hooéneo de asa = 0,50 y radio R = 0 c. Supona que el disco efectúa pequeñas oscilaciones sin deslizar sobre la superficie. a velocidad áxia del centro de asa del disco para que el bloque peranezca en reposo es: a) 1,5 /s b) 0,4 /s 3,3 /s d) 4,0 /s e) 8,0 /s S M, R

3 Preunta 6 El sistea de la fiura esta forado por una polea de asa M y radio R, un resorte de constante elástica, una asa (M = 4), y una cuerda (inextensible y sin asa) que une la asa al resorte (el otro extreo del resorte está unido al piso). a polea es un disco hooéneo que puede irar libreente alrededor de un eje fijo que pasa por su centro, y la cuerda no desliza sobre la polea. El sistea realiza pequeñas oscilaciones alrededor de su posición de equilibrio. El período T de las pequeñas oscilaciones es. a) T = π b) T = π d) e) T = π T = π T = π Preunta 7 Considere un recipiente con una copuerta para retención de aua. a copuerta tiene altura y ancho d (perpendicular al plano de la fiura). a copuerta se vincula a la pared ediante una articulación (bisara A) que se encuentra a una profundidad h por debajo de la superficie libre del aua; en la copuerta se apoya contra la pared del recipiente. Si r es la densidad del aua, la reacción noral de la pared en es: Suerencia: Considere la fuerza eleental que se ejerce sobre un eleento de área de la copuerta que se halla a profundidad y. ueo, calcule el torque respecto al punto A. M, R a) F b) d) e) F F = ρ dh ( h+ ) = ρ d ( h+ ) = ρ d 3 F = ρdh + ρd 3 F = ρdh+ ρd 3 Aua A h Preunta 8. (er fiura en la siuiente páina) Considere un cilindro de sección transversal S, donde se encuentran un as ideal a presión inicial P A y un líquido de densidad r 1, separados por un pistón de asa despreciable. a parte inferior del cilindro está cerrada por otro pistón de asa despreciable que podría overse libreente. Inicialente este pistón está unido al cilindro a través de una clavija. a presión en el exterior del recipiente es P 0. Se retira la clavija y el pistón inferior se antiene en el iso luar. a presión P A del as es: 3

4 a) P A > ρ 1 + P 0 b) P A < ρ 1 P 0 P A = P 0 ρ 1 d) P A = P 0 + ρ 1 e) P A = P 0 Gas íquido Pistón Pistón Clavija Preunta 9 El tanque de la siuiente fiura tiene sección transversal A y contiene dos fluidos incopresibles de densidades r 1 y r, que no pueden ezclarse. El fluido superior se encuentra en contacto con la atósfera. Inicialente el fluido inferior ocupa una altura 1 = 4,4, ientras que el fluido superior ocupa una altura =,. En la parte inferior del tanque hay un tapón de área a tal que A/a = 100. Cuando se quita el tapón, la altura del fluido inferior se reduce, inicialente, a razón de 10 c por seundo. a relación entre las densidades de abos fluidos es: a) ρ / ρ 1 = 0,8 b) ρ / ρ 1 = 1, ρ / ρ 1 = 1,0 d) ρ / ρ 1 = 0,5 e) ρ / ρ 1 = 0,3 r 1 r 1 Tapón Preunta 10 a fiura uestra el ciclo al que se soete un as ideal onoatóico. El ciclo se copone de dos procesos isócoros, uno adiabático y uno isotérico. Indique cuál de las siuientes opciones es correcta; P a) E a = E b b) Q T = 0 Q bc = E b -E c d) W T = -Q T e) Q da = 0 Adiabático Isotérico Nota: E a,b,c es la enería interna en el estado a, b y c, respectivaente; Q bc(da) es el calor entreado al as en el proceso b-c (d-a). Q T y W T son el calor suinistrado al as y el trabajo realizado sobre el as en el ciclo copleto, respectivaente. 4

5 Resp P1 P P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 v1 b e d b c a d c e d v d c a d e b a e c a v3 a e b c d c b d e b v4 c b d e a e d a b d v5 c a d d b d e b a e 5