Olimpíada Argentina de Física
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- Sandra Cristina Chávez Rey
- hace 6 años
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1 Ministerio de Educación, de la Nación Argentina Olimpíada Argentina de Física Facultad de Matemática, Astronomía y Física Universidad Nacional de Córdoba Facultad de Matemática, Astronomía y Física. Ciudad Universitaria Córdoba. Tel: (0351) (int ) Correo Electrónico: oaf@famaf.unc.edu.ar / Página web: Olimpíada Argentina de Física Pruebas Preparatorias Primer Prueba: Mecánica Parte Teórica Nombre:... D.N.I.:... Escuela:... - Antes de comenzar a resolver la prueba lea cuidadosamente TODO el enunciado de la misma. - Escriba su nombre y su número de D.N.I. en el sitio indicado. No escriba su nombre en ningún otro sitio de la prueba. - No escriba respuestas en las hojas del enunciado pues no serán consideradas. - Escriba en un solo lado de las hojas. Auspicia:
2 Ministerio de Educación, de la Nación Argentina Olimpíada Argentina de Física Facultad de Matemática, Astronomía y Física Universidad Nacional de Córdoba Facultad de Matemática, Astronomía y Física. Ciudad Universitaria Córdoba. Tel: (0351) (int ) Correo Electrónico: oaf@famaf.unc.edu.ar / Página web: Problema Teórico 1 Suponga que se pretende sostener un cuerpo de masa m 1 = 100 kg mediante el dispositivo de poleas, que se muestra en la figura. Considere que no hay rozamiento en los ejes ni entre poleas y soga, esta última es inextensible. techo A B poleas g = 10 m s -2 Determine: a) la fuerza que se debe realizar. b) la tensión que soporta cada una de las sogas enganchadas en los agarres A y B ubicados en el techo. c) la fuerza de reacción del techo en cada agarre y la tensión de la soga que sostiene la masa m 1. La masa m 1 se eleva una distancia d = 1m, aplicando una fuerza. La fuerza tiene un módulo tal que la masa m 1 se mueve con velocidad constante mientras recorre la distancia indicada. d) cuál es el trabajo realizado por la fuerza y que longitud de cuerda pasó por cada polea? Suponga que las poleas tienen una masa M = 2 kg. Determine: e) la fuerza que se debe realizar para sostener el cuerpo. f) la tensión que soporta cada uno de las sogas. g) la tensión que soportan los agarres A y B ubicados en el techo. En la situación anterior, se reemplaza la soga que sostiene a la polea colgada de A por un resorte de constante elástica k = N m -1 y longitud natural l 0 = 30 cm. h) Calcule el estiramiento del resorte cuando el sistema está en equilibrio. m 1 Auspicia:
3 Ministerio de Educación, de la Nación Argentina Olimpíada Argentina de Física Facultad de Matemática, Astronomía y Física Universidad Nacional de Córdoba Facultad de Matemática, Astronomía y Física. Ciudad Universitaria Córdoba. Tel: (0351) (int ) Correo Electrónico: oaf@famaf.unc.edu.ar / Página web: Problema Teórico 2 Considere una barra rígida de largo L = 4 m y masa m b = 20 kg, apoyada como se indica en la figura. Un cuerpo de masa m c = 50 kg se apoya sobre el extremo C de la barra, a una distancia L 1 = 1 m del punto de apoyo A. a) Determine la fuerza que se debe aplicar en el extremo B de la barra para lograr una situación de equilibrio como la indicada en la figura. b) Determine la reacción del piso sobre el apoyo (A). c) Encuentre una expresión para la fuerza que se debe aplicar para lograr una situación de equilibrio horizontal, en función de la distancia entre el punto de aplicación de la fuerza (algún punto entre A y B) y el punto de apoyo. L 1 m c C A m b B Auspicia:
4 Ministerio de Educación, de la Nación Argentina Olimpíada Argentina de Física Facultad de Matemática, Astronomía y Física Universidad Nacional de Córdoba Facultad de Matemática, Astronomía y Física. Ciudad Universitaria Córdoba. Tel: (0351) (int ) Correo Electrónico: oaf@famaf.unc.edu.ar / Página web: Problema Teórico 3 Una partícula puntual de masa m 1 cae por la rampa de la figura e impacta contra otra partícula puntual de masa m 2 ubicada en el extremo horizontal de la rampa. Este extremo se encuentra a una altura H del suelo. a) Si el choque es elástico (o sea que se conserva la energía mecánica y el impulso), determine la posición en la que impacta en el suelo cada una de las partículas. b) Si el choque es plástico (o sea que no se conserva la energía mecánica pero si el impulso) y ambas partículas quedan pegadas, determine la posición en la que impacta en el suelo cada una de las partículas. c) Calcule los intervalos de tiempo que pasan entre el choque entre partículas y sus respectivos impactos en el suelo. Suponga que m 1 = 2 m 2. m 1 h m 2 H suelo Auspicia:
5 Ministerio de Educación, de la Nación Argentina Olimpíada Argentina de Física Facultad de Matemática, Astronomía y Física Universidad Nacional de Córdoba Facultad de Matemática, Astronomía y Física. Ciudad Universitaria Córdoba. Tel: (0351) (int ) Correo Electrónico: oaf@famaf.unc.edu.ar / Página web: Problema Teórico 1 Hoja de respuestas. Inciso a) puntaje b) c) d) e) f) g) Auspicia:
6 Ministerio de Educación, de la Nación Argentina Olimpíada Argentina de Física Facultad de Matemática, Astronomía y Física Universidad Nacional de Córdoba Facultad de Matemática, Astronomía y Física. Ciudad Universitaria Córdoba. Tel: (0351) (int ) Correo Electrónico: oaf@famaf.unc.edu.ar / Página web: Problema Teórico 2 Hoja de respuestas. Inciso a) puntaje b) c) Auspicia:
7 Ministerio de Educación, de la Nación Argentina Olimpíada Argentina de Física Facultad de Matemática, Astronomía y Física Universidad Nacional de Córdoba Facultad de Matemática, Astronomía y Física. Ciudad Universitaria Córdoba. Tel: (0351) (int ) Correo Electrónico: oaf@famaf.unc.edu.ar / Página web: Problema Teórico 3 Hoja de respuestas. inciso a) puntaje b) c) Auspicia:
8 Ministerio de Educación, de la Nación Argentina Olimpíada Argentina de Física Facultad de Matemática, Astronomía y Física Universidad Nacional de Córdoba Facultad de Matemática, Astronomía y Física. Ciudad Universitaria Córdoba. Tel: (0351) (int ) Correo Electrónico: oaf@famaf.unc.edu.ar / Página web: Olimpíada Argentina de Física Pruebas Preparatorias Primer Prueba: Mecánica Parte Experimental Nombre:... D.N.I.:... Escuela:... - Antes de comenzar a resolver la prueba lea cuidadosamente TODO el enunciado de la misma. - Escriba su nombre y su número de D.N.I. en el sitio indicado. No escriba su nombre en ningún otro sitio de la prueba. - No escriba respuestas en las hojas del enunciado pues no serán consideradas. - Escriba en un solo lado de las hojas. Auspicia:
9 Ministerio de Educación, de la Nación Argentina Olimpíada Argentina de Física Facultad de Matemática, Astronomía y Física Universidad Nacional de Córdoba Facultad de Matemática, Astronomía y Física. Ciudad Universitaria Córdoba. Tel: (0351) (int ) Correo Electrónico: oaf@famaf.unc.edu.ar / Página web: Objetivo: - Determinar el módulo de Young, E, de un material plástico. Breve descripción Una viga empotrada por uno sus extremos y en voladizo, experimenta esfuerzos que producen su flexión; esto es, la viga se arquea, se deforma. Si la viga soporta, además de su propio peso, una carga extra la flexión que experimenta se incrementa. Los esfuerzos aplicados deforman la viga, según sea su geometría y el material que la compone, pero si son tales que las deformaciones son elásticas (limite elástico), entonces cuando cesan la viga retoma su forma original. Supongamos una viga sin peso de sección rectangular y longitud L, empotrada, a la que se le aplica en el extremo libre una fuerza F (ver figura). La viga se deforma, perdiendo su horizontalidad, y su extremo libre desciende una cantidad z (flecha). Se puede demostrar que: Viga empotrada L z a b F gravedad Figura Con: donde y son las dimensiones de la sección de la viga, es el módulo de Young correspondiente al material del cual está compuesta la viga. Consigna - Implementar un dispositivo similar al de la Figura utilizando como viga una regla plástica de al menos 30 cm de longitud. - Utilizando diferentes masas conocidas, determinar la flecha z correspondiente a diferentes longitudes de vuelo (L). Determinar el coeficiente de elasticidad correspondiente al plástico con el que está construida la regla. Elementos que pueden resultar de utilidad: - Una o dos reglas plásticas. - Hilos finos y resistentes o tanza de pesca (mojarritas) aproximadamente 0,5 m. - Cinta adhesiva de papel. Auspicia:
10 Ministerio de Educación, de la Nación Argentina Olimpíada Argentina de Física Facultad de Matemática, Astronomía y Física Universidad Nacional de Córdoba Facultad de Matemática, Astronomía y Física. Ciudad Universitaria Córdoba. Tel: (0351) (int ) Correo Electrónico: oaf@famaf.unc.edu.ar / Página web: - Prensa tipo nuez o un sistema de reemplazo que puede ser un contrapeso formado por libros o ladrillos, etc. - Pesas o sistema de reemplazo, como ser un recipiente contenedor de agua, graduado o graduable mediante una jeringa graduada. Nota: Es importante garantizar que las reglas (la utilizada como viga y la de referencia) estén siempre al mismo nivel en ausencia de carga. Sugerencias a) Realice mediciones de la flecha cuando somete a una viga al efecto de diferentes fuerzas; utilice 5 fuerzas distintas. Construya una tabla con los resultados. b) Confeccione un gráfico fuerza vs flecha y determine el valor del modulo de Young del plástico (nómbrelo ). c) Con cada uno de las fuerzas que utilizó, realice mediciones de la flecha para vigas de diferentes longitudes; utilice 5 longitudes. Construya una tabla con los resultados. d) Confeccione gráficos (cuantos sean necesarios) de longitud a la tercera potencia vs flecha y determine el valor del modulo de Young del plástico (nómbrelo ). e) Construya una tabla con los productos y confeccione un grafico vs flecha. Determine el valor del módulo de Young del plástico (nómbrelo ). f) Compare los valores del módulo de Young que encontró y diga si son o no indistinguibles (justifique). Auspicia:
11 Ministerio de Educación, de la Nación Argentina Olimpíada Argentina de Física Facultad de Matemática, Astronomía y Física Universidad Nacional de Córdoba Facultad de Matemática, Astronomía y Física. Ciudad Universitaria Córdoba. Tel: (0351) (int ) Correo Electrónico: oaf@famaf.unc.edu.ar / Página web: Problema Experimental Hoja de respuestas. Consigna inciso a) Tabla con los resultados puntaje b) Gráfico Módulo de Young ( ) c) Tabla con los resultados d) Gráfico Módulo de Young ( ) e) Tabla con los resultados Gráfico Módulo de Young ( ) f) Comparación Justificación Auspicia:
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29 Ministerio de Educación, de la Nación Argentina Olimpíada Argentina de Física Facultad de Matemática, Astronomía y Física Universidad Nacional de Córdoba Facultad de Matemática, Astronomía y Física. Ciudad Universitaria Córdoba. Tel: (0351) (int ) Correo Electrónico: oaf@famaf.unc.edu.ar / Página web: Problema Experimental Hoja de respuestas. Consigna inciso a) Tabla con los resultados b) Gráfico Módulo de Young ( 1) c) Tabla con los resultados d) Gráfico Módulo de Young ( 2) e) Tabla con los resultados Gráfico Módulo de Young ( 3) f) Comparación Justificación puntaje 3 ptos. 4 ptos. 5 ptos. 4 ptos. 3 ptos. 1 ptos. Auspicia:
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