FÍSICA 110 CERTAMEN GLOBAL Jueves 9 de diciembre 2010 MUY IMPORTANTE: DEBE FUNDAMENTAR TODAS SUS RESPUESTAS: Formulario:

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1 FÍSICA 11 CERTAMEN GLOBAL Jueves 9 de diciembre 1 AP. PATERNO AP. MATERNO NOMBRE ROL USM - PARALELO EL CERTAMEN CONSTA DE 9 PÁGINAS CON PREGUNTAS EN TOTAL. TIEMPO: 15 MINUTOS MUY IMPORTANTE: DEBE FUNDAMENTAR TODAS SUS RESPUESTAS: SE CORREGIRÁ LA JUSTIFICACIÓN Y/O DESARROLLO DE LAS RESPUESTAS CORRECTAS OMITIDAS NO DAN PUNTAJE Formulario: g 1 [m/s ] π dy v y = dt dv y ay = dθ ω = dt dt dω α = dt 1 v = v + a t ; y = y + v t + a t ; a Δ y = v y v ; x = A sen(ωt+δ) ; ω = π / T v a c = = ω r a t = α r F = m a fe μe N fc = μc N r 1 W Grav = mg(y F y I ) W Resorte = k ( x x ) W F I Neto =Δ Ec Epot,grav p mv Fext = mgy dp = = M a dt τ r F CM P τ ext E 1 pot, elást= kx WNoCons. Impulso: J F dt = miv = I α dl = r p L = I ω τext = dt Algunos momentos de inercia: Varilla delgada del largo L, eje perpendicular por el CM: i r E CM k m i ri = m 1 = I ω 1 ML 1 i L =Δ E J NETO =Δp Disco o cilindro macizo de radio R, eje perpendicular por el CM: 1 MR L R L R Placa rectangular plana, eje perpendicular por el CM: 1 M(a b + ) 1 b a Esfera maciza de radio R, eje por el CM: MR 5 R

2 1. Una fuerza F aplicada en un punto P cuyo vector posición es r, ejerce un torque τ. El ángulo que forma el vector posición r con el vector fuerza F es igual a: τ A) arc sen r i F F B) arc tan r C) arc sen r τ D) arc sen F τ τ E) arc sen r F. Una partícula se mueve en el plano XY. El vector fuerza neta sobre la partícula y los vectores posición, velocidad, aceleración y momentum lineal de la partícula, son todos diferentes de cero. Además, dichos vectores cumplen con las siguientes relaciones válidas en todo instante: ai v = r F = r i p = Entonces, de las siguientes afirmaciones, es verdadera : A) La partícula se mueve en una recta, con velocidad constante. B) La partícula se mueve en una trayectoria parabólica. C) La partícula se mueve en una trayectoria circular, con aceleración tangencial diferente de cero. D) La partícula se mueve en una trayectoria circular, con rapidez constante. E) Ninguna

3 . Desde la azotea de un edificio de altura H se lanza horizontalmente un proyectil que impacta en el suelo a una distancia D = H medida desde la base del edificio. El roce es despreciable. En el instante en que la altura del proyectil es H/, su posición horizontal es igual a: A) H H y H B) H D = H x C) D) E) H H 1 H 4. Un globo, de,1[kg] de masa, se deja caer desde el reposo en t = [s]. La componente v y de la velocidad del globo varía con el tiempo según el grafico adjunto. Usando g 1[m/s ], la magnitud de la fuerza ejercida por el aire sobre el globo en el instante 1,[s] es más cercana a : A) 1[N] B),5 [N] C),4 [N] D),8 [N] E) 1, [N] v y [m/s] t [s] 5. Una pelota de masa M se hace rebotar en el piso dejándola caer desde cierta altura. Al llegar al piso el vector velocidad de la pelota tiene magnitud V, y al separarse de él, la magnitud del vector velocidad es V/. El choque de la pelota con el piso dura un intervalo de tiempo Δt. Entonces, el vector aceleración media de la pelota durante el choque con el piso es igual a : V g A) tĵ Δ 4ĵ y î M x V g+ B) t ĵ Δ 4VC) tĵ Δ VD) tĵ Δ4VE) tĵ Δ

4 6. Respecto a un observador en la calle, la lluvia cae verticalmente con rapidez constante de magnitud V L. Un auto se desplaza con rapidez constante VA respecto a la calle. El conductor observa que en la ventanilla lateral de su auto las gotas dejan marcas que forman un ángulo θ con la vertical, como se muestra en la figura. Entonces, el ángulo θ es igual a: θ VL A) arc tan V A VA B) arc tan V VL C) arc sen V L A VA D) arc sen V E) Ninguno de los anteriores L 7. Una persona se encuentra parada sobre el piso de un ascensor que está subiendo verticalmente de modo que su rapidez aumenta a razón constante. De las siguientes afirmaciones: I la fuerza normal ejercida por el piso del ascensor sobre la persona y el peso de la persona forman un par acción reacción. II la fuerza normal ejercida por la persona sobre el piso del ascensor y la fuerza de gravedad ejercida por la persona sobre el planeta Tierra forman un par acción reacción. III la fuerza normal ejercida por el piso del ascensor sobre la persona y el peso de la persona tienen igual magnitud. Son verdaderas: A) Sólo I B) Sólo III C) Sólo I y III D) I, II y III E) ninguna 8. Un bloque de 5[kg] de masa permanece en equilibrio sobre un plano inclinado 5 respecto de la horizontal, sostenido por una cuerda paralela al plano. Otro bloque, de igual masa que el primero, cuelga del otro extremo de la cuerda. La cuerda y la polea son ideales. El coeficiente de roce estático entre la superficie y el bloque es μ e =,8. Entonces, usando g 1[m/s ], la magnitud de la fuerza de roce ejercida por el plano sobre el bloque es: A) 1 [N] B) [N] C) 4 [N] D) [N] E) 4 [N] Sen 5º,8 Cos 5º,6 Tan 5º 1, m 5º m

5 ENUNCIADO PARA LAS PREGUNTAS 9 y 1: Alicia es una observadora inercial, en reposo respecto al suelo. Alicia observa que el carro de la figura se mueve en dirección positiva del eje x, con aceleración constante a. Bartolo, que viaja en el carro, observa que el bloque de masa m no resbala, y determina que la fuerza de roce ejercida por la superficie del carro sobre el bloque tiene una magnitud de 1[N]. Alicia Bartolo m a x 9. De los siguientes diagramas de cuerpo libre: DIAGRAMA I DIAGRAMA II DIAGRAMA III el que mejor representa el DCL del bloque, según Alicia y Bartolo es: Alicia Bartolo A) Diagrama I Diagrama II B) Diagrama II Diagrama I C) Diagrama III Diagrama I D) Diagrama II Diagrama III E) Diagrama III Diagrama II 1. La magnitud de la fuerza neta que actúa sobre el bloque, según Alicia y según Bartolo, es: Alicia Bartolo A) 1[N] 1[N] B) 1[N] Cero C) Cero 1[N] D) Cero Cero E) 1[N] 4[N]

6 ENUNCIADO PARA LAS PREGUNTAS 11 y 1: Una rueda de radio R, que tiene un chicle de masa M adherido a un punto de su borde, gira en torno a un eje fijo E con rapidez angular constante ω. Cuando el chicle pasa por el punto de máxima altura : 11. El vector aceleración del chicle es igual a: A) Cero B) C) Rĵ ω ˆ ˆ ω Ri g j y chicle ω E M g D) gĵ R g ĵ E) ( ω ) ĵ î x 1. La componente normal de la fuerza de contacto ejercida por el disco sobre el chicle es : A) Mg ĵ B) Mg ĵ C) ( ω + ) D) ( Mω R Mg) ĵ E) ( ω ) M R Mg ĵ M R Mg ĵ 1. Un cuerpo de masa m está oscilando colgado de una cuerda de largo. El roce del aire se puede despreciar. En el instante en que la cuerda forma un ángulo θ con la vertical, la rapidez del cuerpo es v. La tensión de la cuerda en ese instante es igual a: A) mv mgcosθ+ θ g B) C) mv mg + cosθ mv mgcosθ P m D) mv E) mgcosθ

7 14. Un ladrillo de masa m, que está d inicialmente en reposo en el punto P sobre una superficie horizontal rugosa, es empujado por d F una fuerza horizontal constante de magnitud F que sólo actúa entre los puntos P y Q. P Q S Finalmente, el ladrillo se detiene en el punto S. Si la fuerza de roce ejercida por la superficie sobre el ladrillo tiene magnitud constante en todo el trayecto, entonces, el trabajo neto realizado sobre el bloque, entre Q y S, es igual a: A) 1 Fd B) Fd C) D) E) Fd Fd 1 Fd 15. Una bailarina de ballet está girando sobre sí misma con sus brazos extendidos. En cierto instante baja los brazos dejándolos en posición vertical. El roce es despreciable. De las siguientes cantidades físicas: I. la velocidad angular de la bailarina II. el momentum angular de la bailarina III. la energía cinética de la bailarina aumentan en magnitud debido al cambio de posición de los brazos de la bailarina: A) Sólo I y II B) Sólo I y III C) Sólo II y III D) Sólo I E) Todas 16. Una persona de 1[kg] de masa, inicialmente en reposo, se desliza desde lo alto de un tobogán hacia una piscina. Durante el viaje por la pista, la fuerza de roce sobre la persona realiza un trabajo de 1[J]. Al llegar al final de la pista la rapidez de la persona es de 1 [m/s]. Usando g 1[m/s ], la altura inicial H de la persona es: A) [m] B) [m] C) 5[m] D) 8[m] E) 1[m] H g

8 17. Un cuerpo de masa M está unido a un resorte ideal de constante elástica k y largo natural. Se suelta el cuerpo desde el reposo en la posición mostrada con el resorte en posición horizontal. Entonces, despreciando el roce, el trabajo neto realizado sobre el cuerpo, desde que se suelta hasta que pasa por el punto P es igual a: A) Cero B) C) D) E) 4 8 Mg 9 k 4 8 Mg + 9 k 4 1 Mg 18 k 4 1 Mg 18 k M 4 g P 18. Un carro de masa M está inicialmente en reposo sobre una superficie horizontal. Una bala de masa m es disparada con rapidez V quedando incrustada en el carro. El carro con la bala incrustada sube por una pendiente y continúa moviéndose sobre el plano superior, a una altura H. El roce entre las ruedas y el piso puede despreciarse. m V M g Entonces, mientras el carro con la bala incrustada se mueve por el plano superior, su energía cinética es igual a: A) 1 (m + M)V B) 1 (m + M)V (m + M) gh 1 C) mv (m + M) gh 1 m D) V (m + M) gh m + M H E) 1 m V m+ M

9 19. El tablón homogéneo de la figura tiene largo L y masa M. En su extremo izquierdo tiene adherido un pequeño cuerpo de masa m. El sistema permanece en equilibrio en la posición indicada en la figura. Entonces, la razón m M es igual a : m L L M g A) 1 B) 1 C) D) E) Ninguna de las anteriores. Una placa cuadrada homogénea, de masa M y lado L, está oscilando en torno al eje fijo Q que pasa por uno de sus vértices, como se indica en la figura. El roce es despreciable. Q M, L g Si θ es el ángulo que forma la diagonal de la placa con la vertical, la ecuación que mejor representa el movimiento de esta placa, es: A) d θ g + senθ = dt L θ B) C) D) E) d θ 9 g + senθ = dt L d θ + g senθ = dt 4 L d θ + g senθ = dt L θ + θ =. dt L d g sen

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