Examen Uni

EXAMEN DE ADMISIÓN UNI 2009 - I FÍSICA RESUELTO POR: CARLOS JIMENEZ HUARANGA 01 En la figura, se lanza una partícula con velocidad V de módulo 17 m/s. Calcule la altura "h" (en m) en que la partícula golpea la rampa AB. (g = 9,81 m/s2) ÷ Vo A

÷ g

49,66 m h

A) 5 D) 30

B) 10 E) 40

30º

B

C) 20

02 Una fuerza constante F actúa sobre un bloque de masa m1 que está unido mediante una cuerda de masa despreciable a otro bloque de masa m2, como se indica en la figura. No hay fricción entre los bloques y el piso y los bloques están inicialmente en reposo. Cuando los bloques han recorrido una distancia "d", la energía cinética del bloque de masa m2 es: m1

m2

m2 F d A) 1 + m1 Fd B) m1 m2

(

)

D) m2 F d m1 + m2

E)

÷ F

C)

m1 F d m2

05 Un caño gotea con frecuencia constante sobre el centro de un cilindro lleno de agua y se observa que se genera una onda sinusoidal sobre la superficie del agua. La distancia entre un pico y un valle de dicha onda es de 1,2 cm. Además se observa que por un punto fijo sobre la superficie del agua pasan 35 picos en 30 segundos. ¿Cuál es la rapidez de propagación, en cm.s-1, de la onda generada? A) 0,6 B) 1,7 C) 2,8 D) 3,8 E) 4,7 06 Un cuerpo de forma esférica de radio 10 cm y de densidad 0,5 g.cm-3 está completamente sumergido en el agua, sostenido por la cuerda AB y en equilibrio según el dibujo mostrado. Calcule la reacción en el punto C en newton. (g = 9,81 m/s2)

m1 F d m1 + m2

C

03 Un bloque de 0,75 kg de masa descansa sobre una superficie horizontal lisa y esta unido a una pared por un resorte de constante K = 48 N.m-1 como se muestra en la figura. Si el bloque es desplazado una distancia de 0,2 m hacia la derecha a partir de la posicion de equilibrio, y luego se suelta, calcule el tiempo, en segundos, que demora el bloque en pasar por primera vez por la posición x = -0,1 m.

K x=0

A) π/3 D) π/15

04 Una bola de 0,6 kg de masa se mueve en el sentido positivo del eje x con una rapidez de 1,8 m/s y choca frontalmente con una bola de 0,3 kg en reposo. Si la colisión es perfectamente elástica, las velocidades, en m/s, de la bola incidente y la que estaba inicialmente en reposo, respectivamente, son: A) -0,6i , 0,6i B) 0,6i , 1,2i C) -0,6i , 1,2i D) 0,6i , 2,4i E) -0,6i , 2,4i

B) π/6 E) π/18

C) π/12

A

A) 9,3 D) 30,7

O B D

B) 10,2 E) 41,5

C) 20,5

07 Dos masas de plomo idénticas (Ce = 0,03 cal/g · ºC) que están sujetas por hilos de 2 m de longitud cada uno, se las deja caer desde el reposo a partir de la posición horizontal A. Las dos masas chocan en la posición B de manera completamente inelástica, quedando en reposo. Considerando que toda la energía en el choque se ha transformado en calor, ¿cuál es la temperatura de las masas (en °C) después del choque?. La temperatura inicial de

EXAMEN DE ADMISIÓN UNI 2009 - I

2m

A

FÍSICA

2m

A

÷ g

B

A) 18,15 D) 21,15

B) 19,15 E) 22,15

C) 20,15

08 Una máquina térmica "x" tiene la mitad de la eficiencia de una máquina de Carnot que opera entre las temperaturas de 67 °C y 577 °C. Si la máquina "x" recibe 40 kJ de calor por ciclo, el trabajo que realiza por ciclo, en kJ, es: A) 11 B) 12 C) 13 D) 14 E) 15 09 Un condensador plano, cuyas placas tienen las dimensiones (25 × 25) cm2 y están separadas entre sí una distancia d1 = 5 mm, se carga con una diferencia de potencial V1 = 10 V y luego es desconectado de la fuente. ¿Cuál será la diferencia de potencial V2, en voltios, si las placas se separan hasta la distancia d2 = 30 mm? A) 10 B) 20 C) 40 D) 60 E) 100 10 Se desea medir la corriente que pasa por la resistencia R y el voltaje en dicha resistencia. Determine cuáles de los circuitos cumplen con dicho objetivo, donde A representa un amperímetro y V un voltímetro. A

V

R

R

I.

II.

A

V

V

R

III.

A) Sólo I D) Sólo IV

V

A

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

F(N) · 10-2

0,6

1,2

1,8

2,4

3,0

Sabiendo que la longitud de esta porción del conductor es R = 5,0 cm, determine con ayuda de la gráfica F vs I, el valor del campo magnético, en teslas. A) 0,06 B) 0,08 C) 0,10 D) 0,12 E) 0,14 12 Un rayo de luz incide desde el aire sobre la superficie plana de un material transparente con un ángulo de 53° respecto a la normal. Se observa que los rayos reflejado y refractado son mutuamente perpendiculares. ¿Cuál es el ángulo crítico para la reflexión total interna? A) Sen-1 (0,30) B) Sen-1 (0,45) C) Sen-1 (0,50) D) Sen-1 (0,75) E) Sen-1 (0,90) 13 La longitud de onda umbral del efecto fotoeléctrico de la plata es 262 nm, calcule la función trabajo de la plata en eV. (1 eV = 1,6×10-19 J, 1n =10-9 m, h = 6,62×10-34 J.s, c = 3×108 m/s) A) 1,73 B) 2,73 C) 3,73 D) 4,73 E) 5,73 14 Un niño de 30 kg de masa se desliza hacia abajo sobre un tobogán desde la altura h = 5,0 m, partiendo del reposo en A. Si llega a B con rapidez de 4 m/s, la magnitud del trabajo realizado por la fuerza de fricción expresado en J, es: (g = 9,81 m/s2) A 5m B

R

A

IV.

B) Sólo II E) II y IV

I (A)

C) Sólo III

11 Con el propósito de medir el valor de un campo magnético uniforme, se colocó en este campo un conductor rectilíneo, perpendicular a las líneas de inducción. Al medir la fuerza magnética que actuó sobre una porción del conductor, para diversos valores de la corriente que lo recorría, se obtuvieron los siguientes valores:

A) 981,5 D) 1 551,5

B) 1 231,5 E) 1 980,5

C) 1 421,5

15 Se fabrica una bobina con 200 vueltas de alambre sobre una horma cuadrada, de tal manera que cada espira es un cuadrado de 18 cm de lado. Perpendicularmente al plano de la bobina se aplica un campo magnético cuya magnitud cambia linealmente de 0,0 T a 0,5 T en 0,8 s. Calcule la magnitud de la fuerza electromotriz inducida, en voltios, en la bobina. A) 2,05 B) 3,05 C) 4,05 D) 5,05 E) 6,05

EXAMEN DE ADMISIÓN UNI 2009 - I

FÍSICA

16 Un objeto luminoso se encuentra entre una pared vertical y un espejo cóncavo de 1,2 m de distancia focal. Sabiendo que la imagen se forma sobre la pared, ¿a qué distancia (en m) de la pared se encuentra el espejo, si el objeto se ubica a 1,8 m de la pared? A) 0,9 B) 1,8 C) 2,4 D) 3,6 E) 4,8 18 Una piedra es lanzada verticalmente hacia abajo en un pozo con una rapidez inicial de 32 m/s y llega al fondo en 3 segundos. La profundidad del pozo, en m, y la rapidez con que l lega l a p i e d r a , e n m/ s , respectivamente, son: (g = 9,81 m/s2) A) 140,1; 61,4 B) 140,1; 62,4 C) 141,1; 61,4 D) 141,1; 62,4 E) 142,1; 63,4

20 Un bloque de peso W esta suspendido de una vara de longitud L cuyos extremos se posan en los soportes "1" y "2" como se indica en la figura. Se quiere que la reacción en el soporte "1" sea veces la reaccion en el soporte "2". La distancia "x" debe ser: L

x

2

1 W

A)

αL α+1

L D) α + 1

B)

αL 2α + 1

C)

αL α+2

2L E) α + 1

19 Calcule aproximadamente el valor de la gravedad solar en m/s2, si el radio del Sol es 110 veces el radio de la Tierra y su masa es 330 000 veces la masa de la Tierra. (g = 9,81 m/s2) A) 197 B) 227 C) 267 D) 317 E) 337

SOLUCIONARIO 01. la ecuación de la trayectoria es:

(

02. Aplicando el teorema de la energía cinética: ΔEc = W(NETO)

)

x L V02 sen 2θ Donde: L = g y = x Tgθ 1 +

Ec(FINAL) - Ec(INICIAL) = Fd Ec(1) + Ec(2) - 0 = Fd

172 sen(2·60º) 172 sen120º = 25,51 m L= = 9,81 9,81 ÷ Vo A

2

L 30º x

h

30º

B

La ecuación de la recta AB es: y = - x Tg30º ...(1) La intersección de la parábola y la recta es:

(

)

x = -x Tg30º L Resolviendo: x = 4 L = 34,02 m 3 x Tg60º 1 +

Luego, en la ecuación (1): y = 19,64 m Finalmente: h = 49,66 - 19,64 m h = 30 m

La energía cinética de la masa “2” es: Ec(2) =

÷ g

y

m2 v2 2 Fd m1 v2 + = Fd ---> v2 = 2 m1 + m2 2 m2 Fd m1 + m2

03. La frecuencia angular es: ω =

K m

Reemplazando los datos: ω = 8 rad/s La ecuación del movimiento es: x = A sen(ωt+α) Donde, la amplitud: A = 0,2 Luego: x = 0,2 sen(8t + α) Cuando se estira: t = 0 ; x = 0,2 ---> α = π/2 Luego: x = 0,2 cos 8t El problema pide calcular “t” cuando: x= - 0,1 m -01 = 0,2 cos 8t --->

t=

π 12

EXAMEN DE ADMISIÓN UNI 2009 - I 04. Por conservación de la cantidad de movimiento: p(ANTES) = p(DESPUÉS) m1 v1 + m2 v2 = m1 u1 + m2 u2 (0,6) (1,8) + 0 = 0,6 u1 + 0,3 u2 Luego: 2 u1 + u2 = 3,6 ... (1) El coeficiente de restitución “e” es: u1 - u2 e= v2 - v1 El choque es elástico: e = 1 1=

u1 - u2 0 - 1,8

> u1 - u2 = -1,8 ... (2)

Resolviendo las ecuaciones (1) y (2): u1 = 0,6 m/s

u2 = 2,4 m/s

05. Distancia entre pico y valle es: λ/2 = 1,2 cm Por lo tanto: λ = 2,4 cm Nº de oscilaciones 35 7 frecuencia= = = Hz tiempo 30 6 La velocidad es: v= λ f = 2,4 ·

7 6

v = 2,8 cm/s 06.

Peso=W C

RC

T

A

B

O

Reemplazando en la ecuación (1): 2 g h = 2 (1000)(Ce)(ΔT)(4,18) (9,81)(2) = (1000)(0,03)(ΔT)(4,18)

T

45º E-W RC

D E=Empuje

RC = E - W RC = ρAGUA g V - ρESFERA g V RC = g V(ρAGUA - ρESFERA)

TF = 20,15 ºC 08. La eficiencia de la máquina “x” es: η x =

07. Por conservación de energía: Energía del sistema = Calor ganado m v2 m v2 + = m Ce ΔT + m Ce ΔT 2 2 m v2 = 2 m Ce ΔT ... (1) joule caloría m v2 = 2 (m·1000)(Ce)(ΔT) · 4,18 Donde: v = √ 2 g h

1 η 2 CARNOT

Las temperatura de trabajo son: T A = 577 ºC = 577 + 273 = 850 K T B = 67 ºC = 67 + 273 = 340 K Su eficiencia es: ηCARNOT = 1 -

340 = 0,6 850

La eficiencia de la máquina “x” será: η x = 0,3 También se cumple: η x = W Q Reemplazando datos: 0,3 =

W 40 KJ

W = 12 KJ 09. Al desconectar el condensador de la fuente, la carga eléctrica se mantiene constante. Q1 = Q2 C1 V1 = C2 V2 A A V1 = ε0 V2 d1 d2 d2 30 V2 = V1 = (10) d1 5 V2 = 60 V 10. Para medir la intensidad de corriente el amperímetro se debe conectar en serie y para medir la diferencia de potencial, el voltímetro se debe conectar en paralelo. De los circuitos mostrados, cumple:

4 π )(10·10-2)3 (1000 - 500) 3

RC = 20,5 N

> ΔT = 0,15 ºC

La temperatura final: TF = T0 + ΔT = 20 + 0,15

ε0

45º

RC = (9,81)(

FÍSICA

Sólo III 11. La fuerza magnética que actúa sobre el conductor: F = B I L senθ ... (1) donde: θ = 90º (el conductor es al campo “B”) De la tabla de valores se tiene: I= 1 A; F=0,6·10-2 N Reemplazando en la ecuación (1): 0,6·10-2 = B (1) (5·10-2) B = 0,12 T

EXAMEN DE ADMISIÓN UNI 2009 - I

FÍSICA

12. Aplicamos la ley de Snell: nAIRE sen 53º = n sen 37º 1· 4 =n· 3 5 5

> n=

53º 53º

Aplicamos la ecuación: 1 = 1 + f i

4 3

Donde: f = 1,2 m i=x o= x - 1,8

nAIRE=1

x2 - 4,2x + 2,16 = 0

37º

n El ángulo crítico es: senL = AIRE n Luego: sen L = 1 > L = sen-1 (0,75) 4/3

x1 = 0,6 m

h c (6,62·10-34) (3·108) = 262·10-9 λ

√ A2 + B2 + 2AB cosθ

|A - B| = √ 32 + 10 - 6

1 eV 1,6·10-19 J

> Φ = 4,73 eV

g

> v

h = 140,1 m = 61,4 m/s

SOL

=G

M SOL

= G

R2SOL

330 000 M TIERRA (110 R TIERRA )2

g SOL = 330 000 g = 27,27 (9,81) TIERRA 1102

15. Se sabe que la f.e.m. inducida es: N ΔΦ N (A ΔB) = Δt Δt

g SOL = 267 m/s2

Donde: N = 200 vueltas ΔB = 0,5 - 0,0 = 0,5 T Δt = 0,8 s (200) (0,18)2 (0,5) Reemplazando datos: ε = 0,8 ε = 4,05 V 16.

x

>

|A - B| = 13

19. R SOL = 110 R TIERRA ; M SOL = 330 000 M TIERRA

W (FRICCIÓN) = 1 231,5 J

I m a g e n 1,8 m

>

v F = v + gt v F = 32 + (9,81)(3)

Ec(B) - Ec(A) = W(FRICCIÓN) + W(PESO) m v2 = W(FRICCIÓN) + mgh 2 (30)(4)2 = W(FRICCIÓN) + (30)(9,81)(5) 2

> 2AB cosθ= 6

h = v t + 1 gt2 2 h = 32(3) + 1 (9,81)(3)2 2

18.

14. Aplicamos: ΔEc = W NETO

Objeto

=5

|A - B| =√ A2 + B2 - 2AB cosθ

> Φ = 7,58·10-19 J

Como: 1 eV = 1,6·10-19 J

ε=-

x2 = 3,6 m

17. |A + B| = 5; donde: A = 3 y B = √10

13. En el efecto fotoeléctrico se cumple que la función trabajo (Φ) es igual a: Φ = h f

Luego: Φ = 7,58·10-19 J

1 = 1 + 1 1 ,2 x x - 18

Luego:

n

Φ=

1 o

P a r e d

20.

L

R2

x

W

R1

1ra condición de equilibrio: R1 + R2 = W ... (1) Por dato del problema: R1 = α R2 Reemplazando en la ecuación (1): W = R2 (α+1) 2da condición de equilibrio, respecto a 1: W (x) = R2 (L) x=

> R2 (α+1)(x) = R2 (L) L α+1