XXII OLIMPIADA NACIONAL DE FÍSICA FASE LOCAL - UNIVERSIDADES DE GALICIA - 25 DE FEBRERO DE 2011 APELLIDOS...NOMBRE... CENTRO... Nota: En el caso de optar por ninguna de las anteriores, incluir en la hoja del examen la respuesta correcta. 1- Considera un resorte, de constante elástica k, y un bloque metálico de masa M, cuyos valores se desconocen. Para calcularlos, solamente se dispone de los siguientes instrumentos de medida: una regla dividida en milímetros y un reloj digital que aprecia las centésimas de segundo. También se dispone de una pesa de laboratorio de masa 10,0 gramos. Se suspende el resorte por un extremo y del otro se cuelga el bloque al que se añade posteriormente la pesa. Después de realizar varias medidas siempre se obtiene que la longitud l que el extremo del resorte alcanza sobre la regla es: Masa (g) M M + 10,0 Longitud (cm) 32,4 35,7 Calcula la constante k y su incertidumbre, expresada esta última con dos cifras significativas (g = 9,81 m s -2 )
2- Una vez colgado el bloque en cuestión, y separado de la posición de equilibrio, el resorte se pone a oscilar verticalmente. Con el fin de minimizar los errores experimentales se realiza una serie de 5 medidas del tiempo que invierte en efectuar 10 oscilaciones. Los resultados, expresados en segundos, fueron: 8,93; 8,87; 9,02; 8,98; 9,05. Calcula la masa M y su incertidumbre, expresada esta última con dos cifras significativas. 3- Indica cuales de las siguientes expresiones son verdaderas (V) o falsas (F) a) Las fuerzas de acción y reacción nunca actúan sobre el mismo cuerpo. b) La masa de un cuerpo no depende de su posición. c) El movimiento de un cuerpo tiene siempre la dirección de la fuerza resultante ejercida sobre él d) Si no se ejerce una fuerza neta sobre un cuerpo, éste no se acelera. 4- Un automóvil se mueve por una pista circular de radio 600 m. En un cierto instante en que el velocímetro indica 120 km/h, el piloto acelera uniformemente y al cabo de 4 s, el velocímetro marca 160 km/h. La aceleración para este instante es: a) 2,77 m/s 2 b) 1,85 m/s 2 c) 3,34 m/s 2 d) ninguna de las anteriores 5- Desde el borde de un acantilado de 150 m de altura se dispara un proyectil con un ángulo de inclinación de 25º y una celeridad inicial de 200 m/s. La distancia del punto de lanzamiento al punto donde el proyectil toca el agua es: (g = 9,8 m/s 2 ) a) 1003 m b) 3420 m c) 3187 m d) ninguna de las anteriores
6- La variación del momento lineal de un objeto cuando acelera de 0 a 30 m/s: a) Es mayor que cuando acelera desde 30 m/s a 60 m/s b) Es igual que cuando acelera desde 30 m/s a 60 m/s c) Es menor que cuando acelera desde 30 m/s a 60 m/s b) No se puede afirmar nada ya que depende del tiempo necesario para originar el cambio de velocidad 7- El radio de una noria es R = 10 m, y el motor que la mueve tiene una potencia de 2 Kw. Se desprecian los rozamientos. En estas condiciones, cuál es la masa móvil de la noria. suponiendo que toda ella se encuentra en la periferia, si tarda 10 s en adquirir una velocidad angular de 0,2 rad/s? a) 10 4 kg b) 8.10 4 kg c) 12.10 4 kg d) ninguna de las anteriores 8- La Luna es un satélite natural de la Tierra con una órbita prácticamente circular. Es correcto afirmar que: a) La energía potencial gravitatoria de la Luna es igual, en valor absoluto, a su energía cinética. b) La energía mecánica de la Luna es positiva. c) La energía potencial gravitatoria de la Luna es igual, en valor absoluto, al doble de su energía cinética. d) La energía cinética de la Luna no está relacionada con su energía potencial. 9- Un satélite artificial terrestre de 950 kg es transportado hasta una altura de 800 km para ponerlo en órbita. Para su inserción en la órbita se imprime al satélite una velocidad de 500 m/s, con estos valores y sabiendo que M Tierra = 5,98.10 24 kg y R Tierra = 6,38.10 6 m La órbita será: a) Elíptica b) Parabólica c) Hiperbólica d) No hay suficientes datos 10- Un péndulo simple de longitud l = 1m está colgado del techo de un ascensor. Un observador situado dentro de dicho ascensor mide el período de oscilación de este péndulo y obtiene un valor de 2,52 s Con qué aceleración se mueve el ascensor? (g = 9,8 m/s 2 ) a) 3,6 m/s 2 b) 16,1 m/s 2 c) 9,4 m/s 2 d) ninguna de las anteriores
11- Una masa de 2 kg se desliza por una superficie inicialmente sin rozamiento con velocidad inicial v. Colisiona con un muelle que tiene una constante elástica k = 300 N/m y se comprime una distancia de 5 cm, recorriendo esta distancia con rozamiento (µ = 0,15). La velocidad inicial del bloque es: a) 0,61 m/s b) 1,82 m/s c) 3,23 m/s d) ninguna de las anteriores 12- Una onda de vibraciones transversales que se propaga en la dirección del eje x viene dada por la siguiente ecuación (en unidades del SI) y(x,t) = 0,45 cos(2x-3t). La velocidad de un punto situado en x = 1 m y t = 2 s vale: a) 1,02 m/s b) 1,50 m/s c) 0,09 m/s d) ninguna de las anteriores 13- Mezclamos en un recipiente aislado 1 kg de agua a 95 ºC con 1 kg de hielo a -5 ºC A qué temperatura quedará la mezcla? No considerar la energía absorbida por el recipiente. Datos: calor específico del hielo 2090 Jkg -1 K -1, calor específico del agua 4180 Jkg -1 K -1, calor latente de fusión del hielo 3,34.10 5 Jkg -1 a) 0 ºC b) 6,3 ºC c) 4,3 ºC d) ninguna de las anteriores 14- Un electrón cuya velocidad es v = 4.10 7 j m/s penetra en una región donde hay un campo eléctrico E = -1. 10 4 k V/m y otro magnético del que se desconoce su módulo y dirección Cuál debe ser el valor del campo magnético capaz de lograr que el electrón mantenga el movimiento horizontal en presencia de ambos campos? a) B = -2,5. 10-4 i T b) B = 4. 10 3 i T c) B = 2,5. 10-4 i T d) B = -4. 10 3 i T 15- Un campo magnético B es perpendicular al plano de una espira de radio 5 cm y de 0,4 Ω de resistencia. El campo magnético aumenta a un ritmo de 40 mt/s. Hallar la intensidad de la corriente inducida en la espira. a) 0 ma b) 0,10 ma c) 0,13 ma d) 0,79 ma
16- Una gotita de aceite cuya carga 3,2.10-19 C está situada entre las placas de un condensador plano cuya tensión entre las armaduras es 5,0.10 3 V y distancia entre placas 1 cm. La fuerza eléctrica que actúa sobre la gotita de aceite es: a) 6,4.10-21 N b) 1,6.10 --13 N c) 1,6.10-15 N d) ninguna de las anteriores 17- Un conductor por el que circula una corriente de intensidad 2 A de abajo hacia arriba, tiene una longitud de 30 cm y está situado formando un ángulo de 30º con un campo magnético B = 10-4 T, dirigido hacia la izquierda en un plano horizontal Cuánto vale la fuerza sobre el conductor en módulo, dirección y sentido? a) 5.10-5 N b) 3.10-5 N c) 6.10-5 N d) ninguna de las anteriores 18 Una lente convergente de potencia 2 dioptrías proyecta sobre una pantalla la imagen de un objeto de 5 cm de longitud. La distancia de la pantalla a la lente para que la imagen sea de longitud 4 dm es: a) 4,5 m b) 5,6 m c) 3,5 m d) ninguna de las anteriores 19- A 2 m de un espejo esférico convexo de distancia focal 4m, está un objeto de 2 cm de altura. La imagen que resulta es: a) real, invertida y de mayor tamaño b) real, invertida y de menor tamaño c) virtual, derecha y de menor tamaño d) virtual, invertida y de mayor tamaño 20- Se hace incidir desde el aire un haz de luz láser sobre la superficie de una lámina de vidrio de 2 cm de espesor, cuyo índice de refracción es n = 1,5, con un ángulo de incidencia de 60º. El ángulo de refracción después de atravesar la lámina es: (n aire = 1) a) 35º b) 90º c) 60º d) ninguna de las anteriores Hacer un breve esquema de la marcha de los rayos