FÍSICA 110 CERTAMEN GLOBAL 17 de diciembre 2007 IMPORTANTE: DEBE FUNDAMENTAR TODAS SUS RESPUESTAS: Formulario:

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1 FÍSICA CERTAMEN GOBA 7 de diciembre 7 AP. PATERNO AP. MATERNO NOMBRE RO USM - PARAEO E CERTAMEN CONSTA DE PÁGINAS CON PREGUNTAS EN TOTA. TIEMPO: MINUTOS IMPORTANTE: DEBE FUNDAMENTAR TODAS SUS RESPUESTAS: SE CORREGIRÁ A JUSTIFICACIÓN Y/O DESARROO DE AS RESPUESTAS CORRECTAS OMITIDAS NO DAN PUNTAJE Formulario: g [m/s ] dy v y dv y ay d d v v a t ; y y v t a t ; a y v y v ; x = A sen(t+) ; = / T v a c r a t = r F m a fe e N fc c N r W Grav = mg(y F y I ) W Resorte = K ( x x ) W F I Neto Ec E pot,grav mgy E pot, elást k x WNoCons. E p m v Impulso: J F J NETO p Fext dp M a P CM miv m i ri i r CM m r F I ext r p I Algunos momentos de inercia: ext d Varilla delgada del largo, eje perpendicular por el CM: E k I M i Disco o cilindro macizo de radio R, eje perpendicular por el CM: MR R R Placa rectangular plana, eje perpendicular por el CM: M(a b ) b a Esfera maciza de radio R, eje por el CM: MR 5 R

2 PREGUNTAS BONO : Puntaje extra sobre los. Conteste estas preguntas sólo si estudió estos temas. B.- Una bailarina de ballet está girando sobre sí misma con sus brazos extendidos y luego los baja, 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: Sólo I Sólo I y II C) Sólo I y III D) Sólo II y III E) Todas. B.- Una varilla delgada y homogénea, de largo y masa M tiene adherido un pequeño cuerpo de igual masa M en su extremo libre, y está oscilando colgada del otro extremo, como se indica en la figura. El roce puede despreciarse. Si es el ángulo que forma la varilla con la vertical en un instante dado, entonces, la ecuación diferencial que mejor representa el movimiento de la varilla es:, M M C) D) E) d g sen d g sen 4 d 9 g sen d g sen d 9 g sen 8

3 . El torque de una fuerza se define como r F siendo F la fuerza aplicada, y r el vector posición del punto de aplicación de esa fuerza. El ángulo que forma el vector torque con el vector posición r es: exactamente º mayor que º pero menor que 9º C) igual a 9º D) mayor que 9º pero menor que 8º E) exactamente 8º. 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 en todo instante : a v r F r p Entonces, de las siguientes afirmaciones, es verdadera : a partícula se mueve en una trayectoria circular, con aceleración tangencial diferente de cero. a partícula se mueve en una trayectoria parabólica. C) a partícula se mueve en una trayectoria circunferencial, con rapidez constante. D) a partícula se mueve en una recta, con velocidad constante. E) Ninguna. Desde la azotea de un edificio de altura H se lanza horizontalmente un proyectil, el cual impacta en el suelo a una distancia D = H de la base del edificio. Si al llegar al suelo el vector velocidad del proyectil es v y v vxˆi vyˆj, entonces la razón entre sus v x componentes escalares es igual a: H y x D = H - - C) -/ D) -4 E) -/4

4 4. Un globo se deja caer desde el reposo en t = [s]. a componente v y de la velocidad del globo varía con el tiempo según el grafico adjunto. De acuerdo a la información dada en el gráfico, la aceleración media a y del globo, en el intervalo entre,5[s] y 5,5[s], es aproximadamente: Cero. 7,[m/s ] C),5[m/s ] D),[m/s ] E),6[m/s ] v y [m/s] t [s] 5. Una pelota de masa M se deja caer y rebota en el piso. Al llegar al piso el vector velocidad de la pelota tiene magnitud V, y al separarse de él, dicha magnitud es V/4. El choque de la pelota con el piso dura un intervalo de tiempo t. Entonces, el vector aceleración media de la pelota durante el choque con el piso es igual a : ĵ y M x î V g ĵ 4 t 5V ĵ 4t V C) ĵ 4t V D) g + ĵ 4 t 5V E) ĵ 4t

5 6. Respecto a la calle, la lluvia cae verticalmente con rapidez constante de magnitud V. Un auto se desplaza con rapidez VA respecto a la calle. El conductor observa que en la ventanilla lateral de su auto, las gotas dejan marcas que forman un ángulo con la vertical, como se muestra en la figura. Entonces, el ángulo es igual a: V arc sen V A VA arc sen V V C) arc tan V A VA D) arc tan V E) Ninguno de los anteriores 7. Una persona se encuentra parada sobre el piso de un ascensor vertical que está bajando con aceleración constante. De las siguientes afirmaciones: I la fuerza normal ejercida por la persona sobre el piso del ascensor, y la fuerza normal ejercida por el piso del ascensor sobre la persona forman un par acción reacción. II la fuerza normal ejercida por el piso del ascensor sobre la persona, y el peso de la persona forman un par acción reacción. III la fuerza normal ejercida por el piso del ascensor sobre la persona, y el peso de la persona son de igual magnitud. Son verdaderas: Sólo I Sólo I y II C) Sólo II D) Sólo II y III E) I, II y III

6 8. Un bloque de masa m = 5 [kg] permanece en equilibrio sobre un plano inclinado en 5 con la horizontal, sostenido por una cuerda paralela al plano. Otro bloque de igual masa cuelga del otro extremo de la cuerda. a cuerda y la polea son ideales. El coeficiente de roce estático entre la superficie y el bloque es e,8. Entonces, usando g [m/s ], la magnitud de la fuerza de roce ejercida por el plano sobre el bloque es: 4 [N] [N] C) 4 [N] D) [N] E) [N] Sen 5º,8 Cos 5º,6 Tan 5º, m 5º m ENUNCIADO PARA AS PREGUNTAS 9 y : Pilar es una observadora inercial en reposo en el suelo. Pilar observa que el carro de la figura se mueve en dirección positiva del eje x, con aceleración a constante. Francisco, 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 magnitud 8 [N]. 9. De acuerdo a Pilar, la fuerza de roce que actúa sobre el bloque es igual a: 8[N] iˆ Pilar Francisco m a 8[N] iˆ C) Cero. D) ma iˆ x E) Diferente de las anteriores.. Si la masa de Francisco es de 4 [kg], la masa del carro es 5 [kg], y la masa del bloque es m [kg], entonces según Pilar, la fuerza neta que actúa sobre el sistema formado por Francisco, el carro y el bloque, tiene magnitud: 7 [N] 8 [N] C) 88 [N] D) 64 [N] E) Ninguna de las anteriores.

7 ENUNCIADO PARA AS PREGUNTAS y : Una rueda de radio R gira en torno a un eje fijo E con rapidez angular constante. Un chicle de masa M está adherido en el borde de la rueda. Cuando el chicle pasa por el punto de máxima altura :. El vector aceleración del chicle es : C) gjˆ Rjˆ ˆ ˆ R i g j R g jˆ D) E) Cero ĵ y î E chicle M x. a componente normal de la fuerza de contacto ejercida por el disco sobre el chicle es : M R Mg jˆ C) D) Mg jˆ E) Mg jˆ M R Mg jˆ M R Mg jˆ. Un cuerpo de masa m está oscilando colgado de una cuerda de largo. El roce del aire puede despreciarse. En el instante en que el cuerpo pasa por su punto más bajo con rapidez v, la tensión de la cuerda es igual a: mg g C) D) E) mv mg mv mg mv mv mg P m

8 4. Un ladrillo de masa m está inicialmente en reposo en el punto P sobre un superficie horizontal. d A continuación, es empujado por una fuerza F horizontal constante de magnitud F que actúa entre los puntos P y Q. Finalmente, el ladrillo se detiene P en el punto S. a fuerza de roce ejercida por la superficie sobre el ladrillo tiene magnitud f constante en todo el trayecto. Entonces, el trabajo neto realizado sobre el bloque, entre Q y S es igual a: Q d S Fd Fd C) Fd D) E) Fd Fd 5. Dos carros de masas distintas (ma m, inicialmente en reposo, son empujados desde la misma posición (x = ) por idénticas fuerzas a lo largo de pistas horizontales rectas sin roce. a magnitud de la fuerza aplicada sobre cada carro disminuye con la posición a medida que los carros se desplazan según se indica en el gráfico, haciéndose cero para x D. F D x F A F B x = x = D Entonces, si se compara el movimiento de los carros, después que cada uno de ellos ha pasado la marca x = D, se cumplirá que: Ambos carros tienen igual energía cinética El carro más liviano ( tiene menos energía cinética C) El carro más pesado ( tiene menos energía cinética D) Ambos carros tienen igual velocidad E) as rapideces de los carros están en relación inversa a sus masas (V A / VB m B / m A )

9 6. Una persona de 8 kilogramos, inicialmente en reposo, se desliza desde lo alto de un tobogán hacia una piscina. Durante el viaje por la pista, el peso realiza sobre la persona un trabajo de [J]. Al llegar al nivel del agua la rapidez de la persona es de metros por segundo. Entonces, durante el viaje por la pista, el trabajo realizado por el roce sobre la persona es: g -4 [J] -8 [J] C) - [J] D) -6 [J] E) Cero 7. 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 (resorte 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: 4 8 Mg 9 k 4 M g 4 8 Mg 9 k P C) 4 Mg 8 k D) 4 Mg 8 k E) Cero 8. 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 H Entonces, mientras el carro con la bala incrustada se mueve por el plano superior, su energía cinética es igual a: m m M V (m M)V C) (m M)V (m M) gh D) mv (m M) gh m E) V (m M) gh m M

10 9. El tablón homogéneo de la figura tiene largo 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 mm es igual a : m M C) D) E) Ninguna de las anteriores. Un alambre recto de masa M y largo es doblado en 9 por su centro, y se le suspende del pivote fijo O como se indica en la figura. En cierto instante se suelta desde la posición mostrada. Despreciando el roce, la aceleración angular del alambre en ese instante tiene magnitud: g 8 O g g C) D) g 4 5g 8 E) Ninguna de las anteriores.

11 CORRECTAS CERTAMEN GOBA FIS DO SEMESTRE 7 FORMAS I M B C B B E C C B C D A D 4 E D 5 E E 6 D B 7 A C 8 E A 9 B C B C A B A C B A 4 D C 5 A E 6 B C 7 C D 8 E D 9 C B B A