OLIMPIADA DE FÍSICA 2009 FASE LOCAL PRINCIPADO DE ASTURIAS

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Lorenzo Tebar Ferreyra
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Puntuación: Respuesta correcta, +2; Respuesta incorrecta, -1; Respuesta en blanco, 0. Tiempo disponible: 1 hora. 1. La gráfica representa el movimiento rectilíneo de un coche.

1 OLIMPIADA DE FÍSICA 2009 FASE LOCAL PRINCIPADO DE ASTURIAS CUESTIONES (40 puntos). Se marcará con una cruz la casilla que se considere acertada (sólo hay una) en la hoja de respuestas (no en el cuestionario). Puntuación: Respuesta correcta, +2; Respuesta incorrecta, -1; Respuesta en blanco, 0. Tiempo disponible: 1 hora. 1. La gráfica representa el movimiento rectilíneo de un coche. Qué distancia habrá recorrido en t = 6 s. a. 85,5 m. b. 62,5 m. c. 60,0 m. d m 2. Superman está volando sobre la superficie de la Tierra (en una atmósfera de aire) y lleva atado un cascabel en uno de sus pies. El cascabel suena con una frecuencia de 1 Hz (y no suena a t = 0 s). Cada vez que Superman escucha el sonido del cascabel duplica su velocidad. Si la velocidad inicial (t = 0 s) de Superman es 18 Km/h, y su masa de 80 kg, la velocidad máxima que adquiere Superman será, aproximadamente: a km/s. b. 680 m/s. c. 640 m/s. d. 340 m/s. 3. Desde la ventana de tu casa observas un rayo que cae de una nube y, trascurridos 5 segundos, escuchas el ruido del trueno. Pasados varios minutos observas otro rayo que cae de la misma nube, pero está vez trascurren 8 segundos hasta que escuchas el ruido del trueno. Cuánto se ha alejado la nube aproximadamente? a. En torno a m b. En torno a 1000 m c. En torno a 100 m d. Está a la misma distancia

2 RSEF.-Olimpiada de Física Fase local.-principado de Asturias.-Cuestiones 4. Mientras una partícula se mueve a lo largo del eje X actúa sobre ella una fuerza conservativa F. La figura adjunta muestra el valor de la energía potencial en función de la posición de la partícula. Las regiones marcadas, en función del valor del módulo de la fuerza, ordenadas de menor a mayor, son: a. AB, CD, BC b. BC, AB, CD c. BC, CD, AB. d. AB, BC, CD 5. Dos esferas pequeñas se encuentran cargadas con 9 μc cada una. Cuál debe ser su masa para que estén en equilibrio en la posición de la figura, con L = 2,1 m y α = 72º? a. 0,168 g b. 1,68 g. c. 8,4 g. d. 16,8 g 6. A dos objetos idénticos se les comunica la misma velocidad bajo un mismo ángulo con la horizontal. Un objeto está libre y el otro desliza a lo largo de una barra sin rozamiento. Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?: a. El objeto que desliza alcanza más altura que el libre. b. El objeto libre alcanza más altura que el que desliza. c. El objeto libre alcanza más altura para ángulos superiores a 45º, pero menos altura que el que desliza para ángulos inferiores a 45º. d. Los dos objetos alcanzan la misma altura. 7. En cuál de los siguientes medios es mayor la velocidad del sonido? a. Vacío. b. Aire. c. Agua. d. Madera

RSEF.-Olimpiada de Física 2009.-Fase local.-principado de Asturias.-Cuestiones 8. El objeto mostrado en la figura está: a. Viajando desde 2 hacia 4. b. Viajando desde 3 hacia 1 c.

La cantidad de movimiento es nula. b. El momento cinético es nulo. c. El momento cinético es constante. d. La cantidad de movimiento es constante. 10.

3 RSEF.-Olimpiada de Física Fase local.-principado de Asturias.-Cuestiones 8. El objeto mostrado en la figura está: a. Viajando desde 2 hacia 4. b. Viajando desde 3 hacia 1 c. Viajando desde 1 hacia 3. d. Viajando desde 4 hacia Si la fuerza que actúa sobre un objeto es tal que su dirección pasa constantemente por un punto (fuerza central): a. La cantidad de movimiento es nula. b. El momento cinético es nulo. c. El momento cinético es constante. d. La cantidad de movimiento es constante. 10. En una onda armónica, la distancia entre dos puntos que difieren en su fase en 2π radianes es: a. La elongación. b. La amplitud. c. La constante de fase. d. La longitud de onda. 11. Un satélite, en órbita circular de radio R, posee una velocidad, v, y un período de revolución, T. En otra órbita de menor radio la velocidad será: a. Mayor y el período menor. b. Menor y el período menor. c. Mayor y el período mayor. d. Menor y el período mayor. 12. Las ondas en los sólidos se pueden propagar: a. Sólo longitudinalmente. b. Sólo transversalmente. c. De las dos formas. d. De ninguna de estas formas. 13. Las cargas +Q y Q están colocadas en los vértices de un cuadrado, como indica la figura. Cuando se determinan el campo eléctrico, E r, y el potencial eléctrico, V, en el centro del cuadrado, P, se encuentra que: a. E 0 y V > 0. b. E = 0 y V = 0. c. E = 0 y V > 0. d. E 0 y V <

4 RSEF.-Olimpiada de Física Fase local.-principado de Asturias.-Cuestiones 14. Dadas dos cargas de 10 μc y -20 μc, existe un punto en el que la intensidad del campo vale cero? a. Si, y está entre las dos cargas. b. No existe. c. Sí, en la recta que una las cargas, por fuera y más cerca de la negativa. d. Sí, en la recta que une las cargas, por fuera y más cerca de la positiva. 15. Si la intensidad del campo eléctrico es cero en una cierta región: a. El potencial también lo es en dicha región. b. El potencial no puede valer nunca cero. c. El potencial es constante. d. No se puede saber nada del potencial. 16. Si se mueve una espira paralelamente a su plano, dentro de un campo magnético uniforme, indica lo que es correcto: a. Se produce corriente inducida al empezar el movimiento. b. No se produce ninguna corriente inducida. c. Aparece una corriente inducida en sentido antihorario. d. Aparece una corriente inducida en sentido horario. 17. Una onda transversal se propaga en el sentido negativo del eje OX con una velocidad de 20 m/s y una frecuencia de 10 Hz. Su ecuación de ondas es: a. y = 3 sin 2π (10t 2x). b. y = 3 sin 2π (10t 0,5x). c. y = 3 sin 2π (10t + 0,5 x). d. y = 3 sin 2π (10t + 2x). 18. En una zona del espacio hay un campo eléctrico y un campo magnético de la misma dirección pero de sentidos opuestos. En el interior de esta zona se suelta un protón. El movimiento que sigue este protón, sin tener en cuenta el peso, es: a. Rectilíneo y uniforme. b. Parabólico. c. Circular uniforme. d. Rectilíneo uniformemente acelerado. 19. Para que la energía mecánica de un sistema se conserve, es suficiente que: a. Todas las fuerzas deriven de potenciales. b. El sistema esté aislado. c. Se pueda calcular el trabajo de las fuerzas a lo largo de un camino cualquiera. d. Las fuerzas dependan de la posición que ocupan y no de la velocidad con que se mueven los puntos materiales. 20. Cuando dos resistencias, R 1 y R 2 se conectan en serie a una fuente de tensión constante, el calor disipado por unidad de tiempo: a. Es mayor en la menor de las resistencias. b. Es mayor en la mayor de las resistencias. c. Es igual en ambas. d. Con estos datos no se puede predecir en cuál se disipa más calor

5 OLIMPIADA DE FÍSICA FASE LOCAL.-PRINCIPADO DE ASTURIAS (Resolver los problemas en hojas diferentes, ya que van a correctores distintos) PROBLEMA 1 (20 puntos) Se deja caer un bloque de masa m = 10 kg, desde una altura h = 2m, sobre un platillo de masa M = 10 kg de una báscula cuyo muelle tiene una constante elástica de K = 78,4 N/cm. Suponiendo que, a partir de la colisión, bloque y platillo quedan firmemente adheridos y que el muelle se comporta de manera ideal siguiendo la ley de Hooke, deducir y calcular: 1. La compresión inicial del muelle por el peso del platillo. 2. La velocidad de impacto de la masa contra el platillo. 3. La velocidad del conjunto masa-platillo un instante después del choque. 4. El desplazamiento máximo del platillo, desde la posición de equilibrio inicial. 5. El período del movimiento resultante. 6. La nueva posición de equilibrio, tomando como referencia el muelle sin contraer. 7. La amplitud de la oscilación. 8. La ley del movimiento del conjunto bloque-platillo para cualquier instante. (2,5 puntos cada apartado)

6 OLIMPIADA DE FÍSICA FASE LOCAL.-PRINCIPADO DE ASTURIAS (Resolver los problemas en hojas diferentes, ya que van a correctores distintos) PROBLEMA 2 (20 puntos) Un satélite de masa m describe una órbita circular alrededor de la Tierra de radio R T + z, siendo R T el radio de la Tierra y z la altitud del satélite, medida sobre la superficie terrestre. Si g o es la aceleración de la gravedad a nivel del suelo, deducir y calcular: 1. La velocidad del satélite (3 puntos). 2. La energía mecánica total del mismo (3 puntos). 3. Su momento cinético respecto al centro de la Tierra (3 puntos). 4. El período (3 puntos). 5. La altura para la cual el satélite giraría en una órbita geoestacionaria en el plano ecuatorial terrestre y la velocidad del satélite en la misma (5 puntos). 6. La energía necesaria para efectuar el cambio de órbita (3 puntos). Deducir las ecuaciones en función de los parámetros indicados y efectuar la aplicación numérica con los siguientes datos: m = 100 kg; g o = 9,8 m/s 2 ; R T = 6400 km; z = 3200 km.

7 OLIMPIADA DE FÍSICA FASE LOCAL.-PRINCIPADO DE ASTURIAS (Resolver los problemas en hojas diferentes, ya que van a correctores distintos) PROBLEMA 3 (20 puntos) Sea un cuadrado de 4 m de lado. En los vértices indicados en la figura adjunta se encuentran dos conductores paralelos, rectilíneos e infinitos, por los que circulan sendas intensidades de corriente, I 1 e I 2. Si sabemos que I 1 = 16 2 A y que ambos conductores se repelen entre sí con una fuerza por unidad de longitud de 1, N/m, deducir y calcular: a) El valor de la intensidad I 2. b) El valor del campo magnético en el centro del cuadrado. c) La fuerza que actuará sobre un electrón (q = -1, C) que pasa por el punto A con una r r 6 6 velocidad de { 5 10 i j } m / s. d) El valor de dicha fuerza si la velocidad del r r 6 6 electrón fuese { 5 10 i k } m / s. I 1 y 4 m A x I 2 (5 puntos cada apartado)

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