UNIDAD EDUCATIVA MONTE TABOR-NAZARET No. de Hojas TAI # 1 DE FÍSICA I PARCIAL - II QUINQUEMESTRE 2014-2015 Contenido: ALUMNO: AÑO DE BACHILLERATO: 2DO PARALELO: Caligrafía y FECHA: PROFESOR: Christian Pavón B. Presentación Ortografía: PRIMERA PARTE En las siguientes preguntas encierre la respuesta correcta. (1 punto cada pregunta) 1.1 Una pelota se mantiene en reposo en el punto X y, a continuación, se suelta. La pelota cae sobre una superficie horizontal plana y rebota hasta alcanzar su altura máxima en el punto Y. TOTAL 10 Cuál de las siguientes gráficas muestra mejor la variación con el tiempo t del momento lineal p de la pelota, en su movimiento desde el punto X hasta el Y?
1.2 Un proyectil choca contra una plancha de plástico a una velocidad de 150 m s 1. El proyectil penetra en la plancha y sale por la cara opuesta con una velocidad de 50 m s 1. Los momentos lineales inicial y final del proyectil se representan por los siguientes vectores. Cuál de los vectores que siguen representa mejor el cambio en el momento lineal del proyectil? 1.3 Una pelota de masa 2,0 kg cae verticalmente e impacta sobre el suelo con una rapidez de 7,0 ms 1 como se muestra a continuación. La rapidez de la pelota al perder contacto con el suelo moviéndose verticalmente, es de 3,0 ms 1. El módulo del cambio en el momento lineal de la pelota es: A. cero. B. 8,0 N s. C. 10 N s. D. 20 N s.
1.4 Ana va en bicicleta y marcha a cierta velocidad cuando deja de pedalear, yendo más lentamente hasta llegar a una velocidad que es la mitad de la original. Si la energía cinética total de Ana más la bicicleta fue inicialmente de K o, cuando alcanza la mitad de la velocidad inicial dicha energía será: A. B. C. D. K o 8 K o 4 K o 2 K o 2 1.5 Luís está empujando una caja pesada, colocada en una rampa, y la va arrastrando a velocidad constante. Entre la caja y la rampa existe rozamiento. La caja: A. estará ganando energía potencial pero perdiendo energía cinética. B. estará ganando energía potencial y energía cinética. C. estará ganando solamente energía potencial. D. no ganará energía de ningún tipo. 1.6 Un niño se desliza desde el punto superior de cada uno de los toboganes que se muestran. Todos los toboganes comienzan y terminan a la misma altura con respecto al suelo y el rozamiento en todos ellos puede considerarse despreciable. Cuál de los siguientes enunciados es correcto? A. El punto inferior del tobogán 1 será el de mayor velocidad. B. El punto inferior del tobogán 2 será el de mayor velocidad. C. El punto inferior del tobogán 3 será el de mayor velocidad. D. La velocidad será la misma en los puntos inferiores de todos los toboganes.
1.7 Para una partícula que se mueve en un círculo horizontal con rapidez constante, el trabajo realizado por la fuerza centrípeta es A. cero. B. directamente proporcional a la masa de la partícula. C. directamente proporcional a la rapidez de la partícula. D. directamente proporcional a (la rapidez de la partícula) 2. 1.8 Una bola atada a una cuerda se encuentra girando con rapidez constante en un plano vertical. El diagrama muestra a la bola en su posición más baja. Cuál de las flechas indica la dirección y sentido de la fuerza neta que actúa sobre la bola? 1.9 Un satélite de comunicaciones se está moviendo con una rapidez constante en una órbita circular alrededor de la Tierra. En un momento dado en el tiempo, la fuerza resultante sobre el satélite es A. cero. B. igual a la fuerza gravitacional sobre el satélite. C. igual a la suma vectorial de la fuerza gravitatoria sobre el satélite y la fuerza centrípeta. D. igual a la fuerza ejercida por los cohetes del satélite. 1.10 Un automóvil en una carretera sigue una trayectoria circular horizontal con rapidez constante. Cuál de las siguientes respuestas identificará correctamente el origen y el sentido de la fuerza neta sobre el automóvil?
1.11 El módulo de la intensidad del campo gravitatorio en la superficie de un planeta de masa M y de radio R es g. Cuál será entonces el módulo de la intensidad del campo gravitatorio en la superficie de un planeta de masa 2M y radio 2R? A. 4 g B. 2 g C. g D. 2 g 1.12 Una pequeña esfera X de masa M está situada a una distancia d de una masa puntual. La fuerza gravitatoria sobre la esfera X es 90 N. Se retira la esfera X y se coloca una segunda esfera Y, de masa 4M, a una distancia 3d de la misma masa puntual. La fuerza gravitatoria sobre la esfera Y es A. 480 N. B. 160 N. C. 120 N. D. 40 N. 1.13 Una nave espacial se aleja de la Tierra en línea recta con sus motores apagados. En un momento dado, la rapidez de la nave espacial es de 5,4 km s 1. Transcurrido un tiempo de 600 s, la rapidez pasa a ser de 5,1 km s 1. La intensidad media del campo gravitatorio que actúa sobre la nave espacial durante este intervalo de tiempo será A. 5,0 10 4 N kg 1 B. 3,0 10 2 N kg 1 C. 5,0 10 1 N kg 1 D. 30 N kg 1
1.14 El peso de un objeto de masa 1 kg en la superficie de Marte es aproximadamente 4 N. El radio de Marte es aproximadamente la mitad del radio de la Tierra. Cuál de las siguientes es la mejor estimación de la siguiente relación? A. 0,1 masa de Marte masa de la Tierra B. 0,2 C. 5 D. 10 1.15 Juliana calienta el agua del baño añadiendo agua caliente a 80 o C a una cantidad de agua, 9 veces mayor, que ya había en el baño y que estaba a 30 o C. La mejor estimación de la temperatura final del agua es: A. 35 o C B. 40 o C C. 45 o C D. 50 o C 1.16 Un gas está contenido en un cilindro equipado con un pistón como se muestra a continuación. Cuando el gas es comprimido rápidamente por el pistón su temperatura se eleva debido a que las moléculas del gas A. se juntan cada vez más. B. colisionan entre sí con más frecuencia. C. chocan con las paredes del recipiente con más frecuencia. D. obtienen la energía del pistón que se mueve.
1.17 El sentido de transferencia de la energía térmica entre dos cuerpos en contacto depende de sus: A. superficies. B. masas. C. calores específicos. D. temperaturas. 1.18 Un objeto está sometido a movimiento armónico simple con amortiguamiento leve. La frecuencia natural de oscilación del objeto es f 0. Se aplica una fuerza periódica de frecuencia f al objeto. Cuál de las siguientes gráficas mostrará mejor la variación respecto a f de la amplitud a de oscilación del objeto? 1.19 Para un sistema sometido a un movimiento armónico simple, la fuerza restauradora que actúa sobre el sistema es proporcional a A. el desplazamiento del sistema del equilibrio. B. la amplitud de la oscilación. C. la energía potencial elástica. D. la frecuencia de oscilación.
1.20 Durante una oscilación completa, la amplitud de un movimiento armónico amortiguado pasa de 1,5 cm a 0,30 cm. Si la energía total al final de la oscilación es E 2 y la energía total al comienzo de la oscilación es E 1, el E 2 cociente será entonces E 1 A. 5 1. 1 B.. 25 C. 5. D. 25. PROBLEMA 1 SEGUNDA PARTE Esta pregunta trata sobre la transmisión de energía térmica. (a) Se mantiene un trozo de cobre sobre una llama hasta que alcanza el equilibrio térmico. El tiempo que tarda en alcanzar el equilibrio térmico dependerá de la capacidad térmica del trozo de cobre. (i) Defina capacidad térmica. (1 punto) (ii) Resuma lo que se entiende por equilibrio térmico en este contexto. (1 punto)
(b) El trozo de cobre se traslada rápidamente a un vaso de plástico que contiene agua. La capacidad térmica del vaso es despreciable. Se dispone de los siguientes datos. Masa de cobre = 0,12 kg Masa de agua = 0,45 kg Aumento en la temperatura del agua = 30 K Temperatura final del cobre = 308 K Calor específico del cobre = 390 J kg K 1 Calor específico del agua = 4200 J kg K 1 (i) Utilice estos datos para calcular la temperatura de la llama. (3 puntos) (ii) Explique si lo más probable es que la temperatura de la llama sea mayor o menor que su respuesta a (b)(i). (2 puntos)
PROBLEMA 2 Esta pregunta trata sobre movimiento armónico simple. (a) Haciendo referencia a la aceleración, indique dos condiciones necesarias para que un sistema describa un movimiento armónico simple. (2 puntos) 1. 2. (b) Se hace sonar un diapasón y se acepta que cada punta vibra con un movimiento armónico simple. Las posiciones extremas de cada punta del diapasón se encuentran separadas una distancia d. (i) Indique la amplitud de la vibración en función de d. (1 punto) (ii) Sobre los siguientes ejes, esquematice una gráfica para mostrar cómo varía con el tiempo el desplazamiento de una punta del diapasón. (1 punto) (iii) Sobre su gráfica, rotule el periodo temporal T y la amplitud a. (2 puntos)
(c) La frecuencia de oscilación de las puntas es 440 Hz y la amplitud de oscilación de cada punta es 1,2 mm. Determine la máxima (i) rapidez lineal de una punta. (2 puntos) (ii) aceleración de una punta. (2 puntos) PROBLEMA 3 Esta pregunta trata sobre momento lineal, energía y potencia. (a) En su obra Principia Mathematica Newton expresó su tercera ley del movimiento como a toda acción se opone siempre una reacción igual. Indique qué quería decir Newton con esta ley. (1 punto)... (b) Un libro es liberado de su posición de reposo y cae hacia la superficie de la Tierra. Discuta cómo se aplica la conservación del momento lineal al sistema Tierra-libro. (3 puntos)....
(c) Se utiliza una bola grande colgada para clavar un clavo de hierro horizontal en una pared vertical. El centro de la bola cae una altura vertical de 1,6 m antes de golpear el clavo en la posición indicada. La masa de la bola es de 3,5 kg y la masa del clavo es de 0,80 kg. Justo después del impacto, la bola y el clavo se mueven juntos. Demuestre que (i) la velocidad de la bola al golpear el clavo es de 5,6 m s 1. (1 punto) (ii) la energía disipada como consecuencia de la colisión es de aproximadamente 10 J. (4 puntos)
(d) Como consecuencia del impacto de la bola con el clavo, el clavo penetra en la pared una distancia de 7,3 10 2 m. Calcule, suponiendo que es constante, la fuerza de rozamiento F entre el clavo y la pared. (3 puntos) (e) La máquina empleada para elevar la bola tiene una potencia de salida útil de 18 W. Calcule cuánto tiempo tarda la máquina en elevar la bola hasta una altura de 1,6 m. (3 puntos)