ETS NÁUTICA (Universidad de Cantabria) Física I y II, 7 y 10 de septiembre de 2016

Transcripción

1 Instrucciones: RZOR LS RESPUESTS Tiempo: 2 h 15 DTOS _ ire Helio gua mar cero Gasolina Densidades (SI) Momento de inercia: cilindro respecto a su eje 1/2 M R 2 esfera respecto a un eje que pasa por su centro 2/5 M R 2 C1. [0.25 PUTOS] Puede el coeficiente de rozamiento estático entre dos objetos ser mayor que uno? C2. [0.25 PUTOS] Se lanza hacia arriba un objeto de forma aerodinámica (como un volante de bádminton), sigue una trayectoria vertical y vuelve a caer al mismo punto desde el que se lanzó. En la ascensión, la resistencia del aire es grande debido a una incorrecta orientación del objeto, mientras que en el descenso el objeto adopta la posición aerodinámica y se puede despreciar la resistencia del aire. Tarda más este objeto en subir o en bajar? C3. [0.25 PUTOS] Un niño lanza una pelota de tenis hacia un compañero situado a 20 m de distancia y 10 m de altura. En el instante en que la pelota ha ascendido 3m: Dibujar todas las fuerzas sobre la pelota e identificar qué objeto ejerce cada fuerza. C4. [0.25 PUTOS] Cuál de los esquemas representa mejor las fuerzas sobre la Tierra al moverse alrededor del Sol? Identifica cada fuerza en el esquema elegido. (a) (b) (c) (d) C5. [0.5 PUTOS] Un contenedor de acero (con la forma habitual de ortoedro) está lleno de gasolina y perfectamente sellado. Discutir si se hundiría en caso de caer al mar. C6. [0.5 PUTOS] Podría usarse en la Luna un globo estándar de aire caliente para elevar a los astronautas desde la superficie hasta una nave en órbita lunar (llamada módulo de control)? Y un globo de Helio? C7. [0.5 PUTOS] Se tienen dos globos iguales. Solo uno de ellos se hincha y se cierra. Se colocan en sendos brazos de una balanza, qué ocurrirá?

2 En los siguientes ejercicios, todas las embarcaciones mantienen movimientos rectilíneos uniformes (es decir, rumbo y velocidad constantes) y en el agua no existe corriente. C8. [0.5 PUTOS] La figura muestra dos faros que distan 10 millas y la situación de un buque que se dirige a 12 nudos al faro F1. Determinar: a) Demora y rumbo del buque respecto a F1 b) Demora y rumbo del buque respecto a F2 45º F1 F2 30º C9. [0.5 PUTOS] La figura muestra a las 17:00 la posición y velocidad de dos embarcaciones respecto al agua. Determinar: a) el rumbo y velocidad de respecto a 10 millas 10 millas 6 nudos 30º b) la mínima distancia entre embarcaciones y a qué hora se produce 30º 2 nudos C10. [0.5 PUTOS] La figura muestra la posición y velocidad de dos barcos respecto a un faro a las 17:00. Determinar el rumbo de C en el radar de D (o sea, respecto a D) a) a las 17:00 b) a las 18:00 F D 45º 3 millas 4.5 millas 17.3 nudos C 10 nudos C11. [0.5 PUTOS] Un objeto homogéneo tiene forma de delta como se ve en la figura. Por simetría su centro de masas CM estará en el eje dibujado, pero por encima o por debajo del punto medio M? La masa del objeto que está situada por encima del CM, es mayor, menor o igual que la situada por debajo del CM? M C12. [0.5 PUTOS] Un cilindro y una esfera homogéneos de igual masa y radio se dejan caer a la vez desde una misma altura h por un plano inclinado. mbos parten del reposo y ruedan sin deslizar. Por el suelo horizontal ambos cuerpos siguen rodando sin deslizar y el coeficiente de rozamiento por rodadura es despreciable. l cabo de cierto tiempo la distancia entre ellos es 5 m. Cómo será la distancia entre ellos 1 minuto después? Cuál irá delante? h

3 Instrucciones: RZOR LS RESPUESTS Tiempo: 2 h 15 P1. [0.5 PUTOS En cierta industria se fabrican chapas cuadradas idénticas de 10 cm de lado y 0.5 mm de espesor. La tolerancia máxima permitida en este espesor es 0.1 mm. Si disponemos solo de un calibre de precisión 0.5 mm, podría examinarse un lote de chapas para ver si cumplen la condición señalada? P2. [0.75 PUTOS] En el punto más bajo de un plano inclinado, se proporciona a un objeto un impulso instantáneo para que suba justo hasta la parte más alta del plano inclinado. a) Dibuja el vector aceleración del objeto en el punto medio del plano. b) Determinar en ese punto la velocidad en función de la velocidad inicial v 0. P3. [2 PUTOS] avegas en una patrullera Rodman-66 por el golfo de dén cuando a las 06:00 recibes esta llamada de socorro desde un pesquero: SOS, hemos detectado una embarcación sospechosa a 12 millas con demora 90º y que navega directa hacia nosotros a 20 nudos (respecto al agua). En tu radar compruebas que el pesquero faena a 10 millas con demora 330º y navega a 5 nudos con rumbo 270º (respecto al agua). Contestas al pesquero: Mantengan rumbo. Interceptaremos la embarcación antes de que se acerque a una milla de ustedes. a) Dibujar en el plano la situación de los tres buques a las 06:00. b) Elegir una velocidad y rumbo que permita cumplir la misión. c) Determinar el punto y la hora en que, con tal rumbo, alcanzas a la embarcación sospechosa. 2 millas Patrullera Rodman-66 eslora: 20.5 m calado 1.4 m Velocidad máxima: 30 nudos manga 4.9 m Dotación: 16 tripulantes Desplazamiento: 36 toneladas P4. [1.75 PUTOS] Una escalera uniforme de masa 30 kg y longitud 4 m se apoya en el suelo horizontal y en una pared vertical lisa sin fricción. El coeficiente de rozamiento entre suelo y escalera es 0.4. a) Calcular cómo se ha de situar la escalera para que se mantenga en equilibrio estático. b) Calcular de nuevo las posiciones de la escalera en que podemos asegurar que se mantiene el equilibrio si una persona de 60 kg puede subir por la escalera.

4 Instrucciones: RZOR LS RESPUESTS Tiempo: 2 h 15 Calor específico del agua: 1 cal/gºc Calor específico del hielo: 0.5 cal/gºc Calor latente de fusión del hielo: 80 cal/g Calor latente vaporización del agua: 540 cal/g Poder calorífico del gasóleo : J / litro Densidad gasóleo: 850 kg/m 3 1 CV = 735 W 1 cal = 4.18 J Calor específico molar a V cte, c V: monoatómico 3/2 R diatómico 5/2 R Calor específico molar a P cte, c P: monoatómico 5/2 R diatómico 7/2 R Velocidad del sonido en el aire: 340 m/s 1. [0.75 PUTOS] Un avión que realiza un vuelo horizontal a 1413 km/h y una altura de 10 km pasa justo por nuestra vertical, momento en el que activamos un cronómetro, y se aleja. l cabo de un tiempo, escuchamos la onda de choque y, justo en ese instante, vemos que el avión explosiona. Cuando nos llega el sonido de la explosión paramos el cronómetro. Qué tiempo señalará? P (atm) 2. [1.5 PUTOS] Un mol de gas ideal diatómico realiza los dos procesos que se observan en la figura ( y C). a) Calcular el trabajo y el calor que intercambia el gas en ambos procesos. b) Dibujar los procesos en un diagrama P-V. 3 1 C T (K) 3. [2 PUTOS] En un motor 0.04 moles de gas ideal monoatómico realizan el ciclo de la figura (C). El proceso es isotermo. El rendimiento del ciclo es 0.3, y la potencia que proporciona el motor es de 100 CV. Para realizar el ciclo se quema gasóleo. a) Calcular cuánto gasóleo se consume en cada ciclo. b) Calcular el número de ciclos por minuto que se realizan en el motor. c) Determinar cómo ha de ser el punto de fusión del material que se emplee para construir el cilindro. P (atm) 8 C 3 1 1/8 1 V (l) 4. [0.5 PUTOS] Un recipiente con 500 g de vapor de agua a 100ºC se introduce en un congelador vacío, cuyo motor consume 100 W y tiene una eficiencia de 3. Calcular cuánto tiempo tarda en convertir todo el vapor en hielo a -18ºC.

5 Instrucciones: RZOR LS RESPUESTS Tiempo: 2 h [0.25 PUTOS] Una carga positiva libre de + 1 C, que se mueve libre a 20 m/s, entra en una zona donde existe un campo eléctrico por un punto cuyo potencial es 10 V y abandona la zona con campo eléctrico por otro punto cuyo potencial es 3 V. Se habrá acelerado o frenado la carga en dicha zona con campo? S 2. [0.25 PUTOS] Completar de forma aproximada las dos líneas de campo magnético por el interior del imán e indicar su sentido. 3. [0.5 PUTOS] En el centro de una pirámide maciza metálica neutra de base cuadrada de 10 cm se realiza un hueco esférico de radio 1 cm, donde se aloja una carga puntual de 3 mc. a) Es nulo el campo en el punto del interior de la pirámide, 1 cm bajo su vértice superior? b) Es radial el campo eléctrico en cualquier punto del exterior de la pirámide? 4. [0.5 PUTOS] Un circuito consta de una resistencia, una bobina y una fuente de corriente alterna cuya fuerza electromotriz es 230 V y cuya frecuencia es 60 Hz, conectados en serie. La intensidad por el circuito es 2. a) Qué ocurre con la intensidad si reduzco la fuerza electromotriz de la fuente? b) Y si reduzco la frecuencia sin variar la fuerza electromotriz? 5. [0.5 PUTOS] Delante de la ETS de áutica un alumno se encuentra su coche sin batería. Un compañero le propone pedir en el laboratorio de física los cables que han usado en las prácticas y conectar con ellos las baterías de sus coches. El primer alumno responde que esos cables no sirven, que son demasiado finos y no tienen suficiente resistencia; a) es correcto su razonamiento? El segundo alumno responde que las baterías sólo tienen 12 V, y que en las últimas prácticas se han conectado esos cables a 230 V, con lo que los cables se pueden usar; b) es válido el razonamiento de este alumno? 6. [0.5 PUTOS] La gráfica muestra el módulo del campo magnético que atraviesa una espira fija. El campo es perpendicular a la espira y uniforme en toda su área. Determinar cuándo es máxima la fuerza electromotriz inducida en la espira y cuándo es mínima t

6 7. [0.5 PUTOS] Tres resistencias iguales de 100 Ω se conectan como indica el circuito de la figura. Un alumno, que debe medir la intensidad que 100 V circula por R 3, conecta un amperímetro como se muestra. a) Está el amperímetro conectado correctamente? b) Qué le ocurrirá al amperímetro al cerrar el interruptor? R1 R2 I R3 8. [0.75 PUTOS] Tres resistencias de 10 Ω y dos condensadores, C 1= 1 mf y C 2 = 2 mf, se conectan como indica el esquema. 30 V Determinar (para el estado estacionario) la intensidad por cada resistencia, la carga en cada condensador y la diferencia de potencial en cada elemento con: R1 R2 C1 C2 I a) I abierto b) I cerrado R3 9. [0.75 PUTOS] Un cable recto indefinido que coincide con el eje Z transporta una corriente de 3 en el sentido de las z positivas. Hallar el vector excitación magnética en el punto P del plano XY. y P 60º I = 3 kk x 10. [0.75 PUTOS] Se dispone de dos condensadores con las Voltaje máximo características que se muestran en la tabla, una fuente de Capacidad soportado corriente continua regulable e 0 a 30 V y cables para conectar Condensador 1 4 mf 8 V los elementos en cualquier configuración (asociados o de uno en Condensador 2 1 mf 20 V uno). a) En cuál de los condensadores se puede acumular mayor carga? b) Y mayor energía? Describir en ambos casos el esquema del circuito.