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FÍSICA

______________

CEPUNT 2009II- A 2do Sumativo 1.

Desde cierta altura se deja caer una esfera y simultáneamente se lanza hacia abajo otra esfera semejante con una velocidad de 20m/s. Entonces el tiempo en segundos para que la separación entre ellas sea de 18m. (Considerar g = 10m/s2) a) 1,20 b) 0,90 c) 0,60 d) 0,40 e) 0,25

Del dato RB = 3RA Aplicando momento con respecto a “O” - RA (x) + RB (L - x) = 0 RB (L - x) = RA (x) 3(L - x) = x 3L/4 = X OBSERVACIÓN: Suponemos que se refiere con respecto muchacho(A) sino fuera asi la respuesta sería L/4 3.

Solución:

A

20m/s 0m/s

b) 7500 e) 10 000

VB / A = VB − V A = −20 j − Oj = −20 j “B” se mueve con respecto a “A” (que se queda quieto)hacia abajo con una rapidez de 20m/s

18m

E

El punto sobre una barra de longitud L, de peso despreciable, donde debe ubicarse un cuerpo de tal manera que el peso que soporte un muchacho en uno de sus extremos, sea la tercera parte de la que soporta un hombre en el otro extremo, es: a) 3/4 L b) 1/4 L c) 4/5 L d) 5/4 L e) 3/5 L

Fg

E = Fg (ρL )(g) (VS) = Fg 1000x10x0,85V=Fg 8500 = Fg/V

20m/s

2.

c) 8500

Solución: Nos piden “El peso en newton del metro cúbico” (Fg/V) Realizamos el D.C.L VS : Volumen sumergido = 0,85%V V: volumen del tronco

Aplicando relatividad:

Por MRU : D = VB/A t 18 = 20t ------> t = 0,9s

al

El 15% del volumen de un tronco que está flotando en agua, se encuentra encima de la superficie del nivel del líquido. El peso en newton del metro cúbico de la madera que constituye el tronco es: (Considerar g = 10m/s2) a) 6500 d) 9500

B

Nota: Cuando se aplica relatividad (en un MVCL ) hacia dos o mas partículas ,debido a que la aceleración de la graveda es igual para todos, estas experimenta un MRU.

CEPUNT

4.

El diagrama, en el plano T(°C) Vs Q(cal), que se muestra corresponde al calentamiento y cambio de fase (fusión) de una muestra metálica de 150g de masa, entonces el calor latente de fusión y el calor específico en la fase sólida de la muestra, respectivamente son: T (°C) 40 20 Q (cal)

O 800 1700 2000

Solución:

-5

W

RA

a) 9cal/g; 0,2 cal/g°C c) 7cal/g; 0,3 cal/g°C e) 3cal/g; 0,1 cal/g°C

b) 8cal/g; 0,1 cal/g°C d) 6cal/g; 0,2 cal/g°C

O

x

RB

L

Solución: El calor de fusión en un diagrama T “vs” Q está representada por la línea horizontal .

____________________________________________________________________________________________________ Prof. Juan Carlos Rosales Rafaile http://fisicapre.blogspot.com/

FÍSICA

______________ Q=mL 900 = 150 x L 6cal/g°C = L

7.

El cambio de temperatura de la fase sólida está representado por la línea en la cual la temperatura aumenta de -5°C a 20°C

2000

i. ii. iii. iv.

(F) En un proceso isocórico se cumple que Q = ∆U (V) Si el trabajo es de expansión entonces es positivo luego se cumple -W = ∆U (F) La energía interna depende de la cinética , potencial, eléctrica, etc (V)Por la primera ley de la termodinámica Q = W + ∆U

1

0, 6

a) 4 d) 8

1, 4

b) 6 e) 12

c) 7

Solución: Hallamos el trabajo (W) calculando el área del triángulo W = 0,8x 3000/2 = 1200J Por eficiencia:

TO = 20°C TF = 158°F, convertimos a celsius 158°F ≈ 70°C Nos piden el cambio de longitud : ∆L Sabemos: ∆L = LO α (TF - TO) Luego: ∆L = 6x12x10-6x50 ∆L = 36x10-4 m = 3,6mm

Solución:

3

V (m)3

Una viga de acero tienen una longitud de 6m a 20°C. Si el coeficiete de expansión lineal del acero es 12x10-6 °C-1, y en un día caluroso la temperatura se eleva a 158°F, el cambio en la longitud de la viga debido a la expansión térrmica, en mm ,es: a) 0,8 b) 1,2 c) 1,7 d) 2,4 e) 3,6

Un gas poliatómico contenido en un depósito constituye un sistema termodinámico. Sobre el sistema se afirma: i. Si se le entrega calor en un proceso isocórico, entonces no varía su energía interna. ii. Si se efectúa un trabajo y se expande sin agregarse calor, su energía interna disminuye. iii. La energía interna del sistema sólo depende de la energía cinética molecular del mismo. iv. Su variación de energía interna depende del calor y del trabajo a través de la pared del depósito Son verdaderas: a) ii y iv b) ii y iii c) iii y iv d) i y iiI e) i y ii

2

5000

Solución:

6.

Un generador térmico trabaja según el ciclo mostrado en la figura. Si su rendimiento es 20%, el calor absorbido en cada ciclo, en kJ, es: P (Pa)

Q =m Ce ∆T 800 = 150 Ce (20 - -5) 0,21 cal/g°C = Ce 5.

CEPUNT

n=

W Q

1200 Q Q = 6000 J = 6kJ 20% =

8.

Una resistencia R2 está conectada en paralelo con otra R1, la resistencia R3 que debe colocarse en serie con la combinación de estas dos, para que la resistencia equivalente sea igual a la de R1 es: a) R1/(R1+R2) b) R2/(R1+R2) d) R22/(R1+R2) c) R12/(R1+R2) e) R1 R2/(R1+R2) Solución: R1 en paralelo con R2

Re =

R1 R2 R1 + R2

la resistencia R3 que debe colocarse en serie con la combinación de estas dos, para que la resistencia equivalente sea igual a la de R1 Re + R3 = R1

R −1

R1 R 2 = R3 R1 + R 2

R12 = R3 R1 + R 2

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CEPUNT 2009II- B 2do Sumativo 9.

Sobre una partícula de 1kg de masa actúan simultáneamente las fuerzas de:

F1 = (i − 3 j + 6k ) N

F2 = (2i + 6 j − 4k ) N

F3 = ( −2i − 2 j + k ) N La fuerza, en Newton que hay que añadir para que la partícula se mueva con una acleración de:

CEPUNT

De la figura: 10t + 7,5t = 700 t = 40s 11. La superfcie, en m2, del pequeño bloque de hielo de 50cm de espesor, que flota en la superficie del agua como se observa en la figura; que soportará el peso de un hombre de 500N, sin hundirse, es: (Densidad del hielo = 900kg/m3; g = 10m/s2)

a = (3i − 2 j + k ) m / s 2 a) F = 2i − 3 j − 2k N c) F = 2i + 3 j − 2k N e) F = 2i + 3 j + 3k N

b) F = i + 3 j + 3k N d) F = 3i + 2 j N

Solución: Sabemos: De la 2da Ley de Newton (F: es la fuerza que se ha agregado)

a) 0,5 d) 1,5

FR = ma

Solución: Fuerza gravitatoria del hombre : Wh Fuerza gravitatoria del bloque de hielo : Wb Empuje Hidrostático : E Volumen del hielo: Vh Densidad del hielo: ρh

F1 + F2 + F3 + F = ma (i + j + 3k ) + F = 1(3i − 2 j + k ) F = 2i − 3 j − 2k 10. Dos botes dejan la orilla simultáneamente y viajan en las direcciones mostradas. Si: VA = 20m/s y VB = 15m/s. Entonces el tiempo, en segundos, que transcurre después que dejan la orilla los botes, para que estén separados 700m de otro en la dirección X.

VA

VB

30° 60°

700m 10t

7,5t

20t 30°

c) 1,0

Nota: Todo el hielo esta dumergido en agua E

50cm = 0,5m

Wh + Wb

orilla

a) 20 b) 40 c) 45 d) 50 e) 60 Solución: Para un tiempo “t” el bote “A” habrá recorrido 20t y el bloque “B” 15t.

A

b) 0,8 e) 2,5

B 15t

Wh + Wb = E 500 + ρh Vh g = ρagua g Vh 500 + 900 Vh 10 = 1000(10) Vh 500 = 1000 Vh 0,5 = Vh 0,5 = (A)(h) 0,5 = (A)0,5 1m2 = A 12. La cantidad de calor, expresada en kilocalorías (kcal), que se requiere para cambiar de fase un kilogramo de hielo desde su puinto de fusión hasta su punto de va porización, en kcal, es: a) 273 b) 540 c) 610 d) 720 e) 870 Solución:

60°

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QF

QV

Q

∆U = n(C p)(T ) Cp ∆U = n ( )(T ); recuerda para un NA gas monoatómico C P =

0°C

100°C

QT : calor total QT = QF + Q + QV QT = m LF + m Ce ∆T + m LV QT = 1000(80) + 1000(1)(100) + 1000 540 QT = 720000 cal QT = 720 Kcal 13. El gráfico representa la temperatura T en función del calor absorbido por la masa de 20g de un líquido inicialmente a 0°C. El calor específico de la fase gaseosa, en cal/g°C, es: T (°C) 120 0 80

N L

Q (cal)

b)0,35 e) 1,25

5R )T 2N A

1552,5 = n(

5 x8,31x300 ) 2 x6,023x10 23

n = 1,5 x10 23 15. Dos partículas tienen la misma carga “+Q”, los electrones que se debe pasar de una carga hacia otra, sin cambiar la distancia, de modo que la fuerza de interacción entre las cargas se reduzca a la cuarta parte es:(℮: carga del electrón) a) Q/℮ b) (√3/2)Q/℮ c) (√3/2)Q℮ d) 2√3(Q/℮) e) √3(Q/℮)

Recuerda:

1000 3000 4000

a) 0,25 d) 0,75

∆U = n (

J 5R ; R = 8,31 mol K 2

Solución:

M

O

CEPUNT

c) 0,45

Q = n│e│ Donde: n: número de electrones │e│: Valor absoluto de un electrón

Solución: La recta MN representa la fase gaseosa Observamos: Q = 4000 – 3000 = 1000cal ∆T = 120°C – 80°C = 40°C Luego: Q = m Ce ∆T 1000 = (20)Ce(40) 1,25 cal/g°C = Ce 14. La energía interna de 1 gramo de monóxido de carbono contenido en un depósito es 1552,5J. El número de moléculas que hay en el depósito, si el gs está a 27°C, es: a) 1,5x1023 b) 2,9x1023 c) 3,3x1023 23 23 d) 4,0x10 e) 5,2x10 Solución: 27°c = 300k

1er caso Q

F

Q

F

d

F=

kQ 2 d2

2do caso Sea x: número de electrones que se le quita a una carga para adicionarla a la otra. Q1

Fy

Fy

Q2

d

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Fy =

F 4

d

kQ 1 Q 2 kQ = 2 4d d Q2 Q 1Q 2 = 4

2 2

A

4(n

2

− x ) = n

C C

B

C 2

( n − x )( n + x ) e 2

CEPUNT

=

(n e )

2

4

Sea Ce: Capacitador equivalente

2

3n 2 = x2 ⇒ x = 4

3 n ⇒ x = 2

3 Q 2 e

Ce = C/3 pero C= εOA/d Ce = εOA/3d

16. En la figura se muestran cuatro placas cada una de área “A” separadas por los espacios 1,2 y 3; distanciadas una de la otra en “d” y conectadas como se pueden ver mediante hilos conductores. La capacitancia equivalente entre los bornes a y b es: A

1

d

2

d

3

d

B

a) εOA/d d) εOA/3d

b) 2εOA/d e) εOA/2d

c) 3εOA/d

Solución: A

1

d

2

d

3

d

B

El equivalente al gráfico sería el que se muestra, los tres condensadores en paralelo.

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