17
1 Examen de admisión UNI 2012-II Física - Química Tema P Física S olucionario PREGUNTA N. o 1 Una masa “m” con rapidez horizontal constante v, incide perpendicularmente sobre una pared produciéndose un choque totalmente elástico. Calcule el impulso que recibe la masa “m” durante el impacto. v m dirección + de la velocidad A) – 2 mv B) – mv C) 2 mv D) mv E) 1 2 mv Resolución Tema: Impulso y cantidad de movimiento En un choque elástico E E C C antes del choque despúes del choque = ( )( ) Entonces como el choque es de una partícula contra una pared v v v v antes del choque despúes del choque ( ) ( ) = Análisis y procedimiento Grafiquemos lo que acontece. m v + Antes del choque F Durante el choque v Después del choque Piden I F . De la relación entre el I y la P I P res I P P F F = - 0 = - mv mv F 0 =m(– v) – m(v) =– mv mv =- I mv F 2 Respuesta – 2 mv Alternativa A

FISICA UNI 2012 2.pdf

  • Upload
    preunix

  • View
    95

  • Download
    4

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: FISICA UNI 2012 2.pdf

1

Examen de admisión UNI 2012-IIFísica - Química

Tema PFísica

Solucionario

PREGUNTA N.o 1Una masa “m” con rapidez horizontal constante v, incide perpendicularmente sobre una pared produciéndose un choque totalmente elástico.

Calcule el impulso que recibe la masa “m” durante el impacto.

v

m

dirección +de la velocidad

A) – 2 mv B) – mv C) 2 mv

D) mv E) 12mv

Resolución

Tema: Impulso y cantidad de movimiento

En un choque elástico

E EC C

antes delchoque

despúes delchoque

=

( )( )Entonces como el choque es de una partícula contra una pared

v v

v vantes del

choquedespúes del

choque( ) ( )=

Análisis y procedimiento

Grafiquemos lo que acontece.

m

v

+

Antes delchoque

F

Durante elchoque

v

Después delchoque

Piden IF.

De la relación entre el I

y la P

I P

res = ∆

I P PF

F

= − 0

= −mv mvF

0

=m(– v) – m(v)

=– mv – mv

∴ = −I mvF

2

Respuesta

– 2 mv

Alternativa A

Page 2: FISICA UNI 2012 2.pdf

2

UNIFísica

PREGUNTA N.o 2Un péndulo simple se traslada a un planeta y se observa que la masa del péndulo pasa diez veces por su posición de equilibrio cada segundo. Si la longitud del péndulo es 0,4 m, calcule aproximadamente la gravedad del planeta, en m/s2.

A) 150 B) 260 C) 320 D) 460 E) 500

Resolución

Tema: Péndulo simple

En un péndulo

P.E.

v=0 v=0

mediaoscilación

El tiempo que tarda la masa en realizar media

oscilación es: T2

T: periodo de oscilación

Análisis y procedimiento

Grafiquemos lo que acontece.

P.E.

v=0

L=0,4 m

v=0

gP

Considerando que empezamos el análisis cuando la masa pasa por la posición de equilibrio moviéndose a la derecha, y que esta posición inicial es considerada como la primera vez que pasa por la posición de equilibrio.

Sea N el número de veces que la masa pasa por la P.E.

N

2

3

4

10

TiempoT2

T

32T

92T

12

T

22

T

32

T

Pero por dato

92

1T = s

→ =T29

s (I)

Piden gP, el módulo de la aceleración de la gravedad en el planeta.

Como sabemos

T

LgP

= 2π

Reemplazando en (I)

29

20 4= π ,gP

19

0 4π= ,

gP

Page 3: FISICA UNI 2012 2.pdf

3

UNIFísica

→( )

=1

9

0 42π

,gP

→ gP=0,4(9p)2

∴ gP=319,5 m/s2 ≈ 320 m/s2

Respuesta320

Alternativa C

PREGUNTA N.o 3El recipiente mostrado contiene cierto gas atrapado por una columna de 60 cm de mercurio, como muestra la figura. Calcule aproximadamente la presión que produce el gas sobre las paredes del recipiente (en kPa). Considere Patm=100 kPa,

rHg=13,6×103 kg/m3, g=9,81 m/s2.

60 cm

A) 80 B) 100 C) 180 D) 200 E) 240

Resolución

Tema: Presión hidrostática y principio de Pascal

Análisis y procedimiento

La presión del gas sobre cada punto de la pared del recipiente presenta el mismo valor.

60×10 –

2 m=60 cm

Patm

Pgas

Pgas: presión del gas

Esta presión se determina según

Pgas=Patm+PHg (I)

Patm=100 kPa

Cálculo de la presión de mercurio PHg=rHg g hHg

PHg=(13,6×103)(9,81)(60×10 – 2)

PHg=80 kPa

Reemplazando en (I)

Pgas=(100 kPa)+(80 kPa)

∴ Pgas=180 kPa

Respuesta180

Alternativa C

PREGUNTA N.o 4Una cuerda de 0,65 kg de masa está estirada entre dos soportes separados 28 m. Si la tensión en la cuerda es de 150 N, calcule aproximadamente el tiempo, en s, que tomará un pulso sobre la cuerda en viajar de un soporte al otro.

A) 0,24 B) 0,34 C) 0,44 D) 0,54 E) 0,64

Page 4: FISICA UNI 2012 2.pdf

4

UNIFísica

Resolución

Tema: Onda mecánica y rapidez en una cuerda

Análisis y procedimiento

Graficando el fenómeno

vBA

t

L=28 m

El pulso presenta rapidez constante.

→ L=vt

tLv

= (I)

Para determinar el tiempo t que tarda el pulso en viajar de un soporte a otro, se requiere conocer la rapidez del pulso en la cuerda, que se calcula con la siguiente expresión:

vT T

mL

vT Lm

= =

→ =

µ

·

datos: N

m kg

TLm

===

150280 65,

Reemplazando

v = =

( )( )( , )

,150 28

0 6580 4 m/s

Reemplazando en (I)

t = =

( ),

,28

80 40 34 s

Respuesta0,34

Alternativa B

PREGUNTA N.o 5En las inmediaciones de la superficie terrestre, se deja caer un cuerpo de 4 kg. Se sabe que a 20 m del piso su energía mecánica es 1000 J.Considerando g=9,81 m/s2, indique la secuencia correcta, después de determinar la veracidad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones:I. Cuando está a 20 m del piso, su rapidez es

10,37 m/s.II. El cuerpo se dejó caer inicialmente desde una

altura de 25,48 m.III. Cuando alcanza el piso su rapidez es 31,60 m/s.

A) VVV B) VVF C) FVF D) FFV E) FFF

Resolución

Tema: Energía mecánica y conservación

RecuerdeSi la fuerza de gravedad es la única que actúa sobre un cuerpo, su energía mecánica se conserva. En tal sentido, en todo movimiento de caída libre siempre se conserva la energía mecánica.

Análisis y procedimiento

En el problema

I. Verdadera Se conoce que la energía mecánica a 20 m del

piso es 1000 J.

Page 5: FISICA UNI 2012 2.pdf

5

UNIFísica

h=20 m

v0=0A

B

Fg

v

nivel dereferencia

Entonces EMB=1000 J

EpgB+ECB=1000

mgh

mv+ =2

21000

4 9 81 20

42

10002

( , ) + =v

784,8+2v2=1000

v=10,37 m/s

II. Verdadera Como el cuerpo realiza un MVCL

h

v0=0A

B

Fg

v

nivel dereferencia

20 m

EMA=EMB

EpgA=1000 J

mgH=1000

4(9,81)H=1000

H=25,48 m

III. Falsa Calcule la rapidez (v).

v0=0A

B

Fg

nivel dereferencia

h=20 m

A 20 m, la energíamecánica es 100 J.

v

Por conservación de la energía mecánica EMB=EMN

1000=ECN

1000

2

2= mv

1000

42

2= v

v2=500

v=22,36 m/s

RespuestaVVF

Alternativa B

Page 6: FISICA UNI 2012 2.pdf

6

UNIFísica

PREGUNTA N.o 6En la figura se muestran dos estrellas de masas m1 y m2 y un satélite de masa m. Determine aproxima-damente la relación de masas m1/m2 si se sabe que la resultante de las fuerzas que ejercen las estrellas sobre el satélite está en la dirección del eje X, como se muestra en la figura.

F

3d

d

37º

30º

m2

m1

m

X

Y

A) 0,14 B) 0,16 C) 0,21 D) 4,61 E) 6,91

Resolución

Tema: Gravitación

Las estrellas y los satélites interactúan entre sí me-diante una fuerza atractiva, la cual se conoce como fuerza gravitatoria (FG).

FG

FG

m

M

d

Donde

FGMm

dG = 2

Análisis y procedimiento

En el siguiente gráfico se observa la fuerza gravitatoria (FG) entre el satélite y cada estrella.

37º

30º

2d FG(2)

4d

FG(1)

m

m2

m1

(satélite)

(estrella)

d3

4

d3

5 d3

d=3

X

Y

(estrella)

d

3d

Calculando la fuerza gravitatoria ( FG

1 )

FGm m

dG1

125

3

=

F

Gm m

dG1

9

2512=

Calculando la fuerza gravitatoria ( FG

2 )

F

Gm m

dG2

224

=( )

F

Gm m

dG2

2216

=

Por otro lado, la resultante de las fuerzas gravitatorias está en la dirección del eje X hacia la izquierda.

FG(2)=Gm2m

16d2

37º 30ºF

h

FG(1)=9Gm1m

25d2

Page 7: FISICA UNI 2012 2.pdf

7

UNIFísica

Del gráfico

h

Gm m

d

Gm m

d= ⋅ = ⋅

9

2537

16301

222sen º sen º

9

25

35 16

12

12

22

Gm m

d

Gm m

d

=

27125 32

1 2m m=

mm

1

2

12532 27

mm

1

20 14≈ ,

Respuesta0,14

Alternativa A

PREGUNTA N.o 7Un avión está volando horizontalmente a una altura constante de 30 m con una velocidad de 100i m/s. Si desde el avión se deja caer un paquete, determine el tiempo, en s, que demora el paquete en alcanzar el piso. (g=9,81 m/s2)

A) 1,50

B) 2,00

C) 2,47

D) 3,00

E) 3,20

Resolución

Tema: Cinemática y MPCL

Análisis y procedimiento

Piden t.

30 m

vvy0

=0

t

100 m/s

Una vez que el paquete es soltado, adopta la veloci-dad del avión y a su vez desarrolla un MPCL.

En la vertical

h v t g ty= +0

12

2

30

12

9 81 2= ( , )t

→ t=2,47 s

Respuesta2,47

Alternativa C

PREGUNTA N.o 8Dos bloques idénticos unidos por una cuerda se ubican sobre una mesa horizontal lisa. La cuerda puede soportar una tensión máxima de 6 N. Si los bloques son jalados por una fuerza F que varía en función del tiempo como muestra la figura, halle el instante t, en s, en el cual la cuerda se rompe.

A) 4

20 3

8

mm mmFF

F (N)F (N)

t (s)t (s)

cuerda B) 5 C) 6 D) 8 E) 10

Page 8: FISICA UNI 2012 2.pdf

8

UNIFísica

Resolución

Tema: Dinámica

Análisis y procedimiento

Piden t.

mm mm(1) Tmáx Tmáx

Fg = mgFg = mgaa

(2) F0

R R

La cuerda se rompe en el instante en que soporta su máxima tensión (Tmáx=6 N).En ese momento, la fuerza horizontal sobre el bloque es F0.

De la 2.a ley de Newton

a

FmR=

Como

a a

1 = sistema

Tm

Fm

máx = 0

2 → F0=2Tmáx=2(6)=12 N

F(N)

F0=12

86

10

2

3 t

t(s)θ

De la figura

tanθ = =6

310t

→ t=5 s

Respuesta5

Alternativa B

PREGUNTA N.o 9Los extremos de un tren bala que viaja horizontal-mente a aceleración constante pasan por un mismo punto con velocidades U y V respectivamente. De-termine qué parte de la longitud L del tren, en m, pasaría por ese punto en la mitad del tiempo que ha necesitado para pasar el tren entero, si U=20 m/s, V=30 m/s, L=200 m.

A) 20 B) 80 C) 90 D) 100 E) 120

Resolución

Tema: Cinemática - MRUV

Análisis y procedimiento

Graficamos lo que acontece.

Tomamos como punto de referencia un poste y ana-lizamos el movimiento de la parte delantera del tren.

Cuando pasa la partedelantera del trenfrente al poste.

1.

2.

3.

v = 20 m/s

v1 = 25 m/s

a=cte

t2=2t

t1=t

∆v ∆v

Luego de cierto tiempot1 de empezar a pasarfrente al poste.

Cuando la parte posterior pasa frente al poste.

v = 30 m/s

x

L=200 m

A B C

El tren realiza un MRU, es decir, los cambios de velocidad son proporcionales con el tiempo, por lo que V1=25 m/s; además,

d

V Vt= +

0

2F

Page 9: FISICA UNI 2012 2.pdf

9

UNIFísica

De A → B

x t= +

20 252

( )I

De A → B

L t= +

20 302

2( ) ( )II

(I) ÷ (II)

xL

= 910 2( )

Reemplazando L x=90 m

Respuesta90

Alternativa C

PREGUNTA N.o 10En un instante de tiempo el producto escalar entre el vector posición y el vector velocidad de una partícula que se mueve en un plano es 3 m/s2. Si en ese mismo instante se verifica que el módulo de su producto vectorial es igual a 1 m/s2, calcule el menor ángulo que se forma entre el vector posición y el vector velocidad de la partícula en ese instante.

A) 30º B) 37º C) 45º D) 53º E) 60º

Resolución

Tema: Vectores - Productos escalar y vectorial

θ

A B

BA

×

Y

Z

X

Producto escalar

A B A B

· ( )( )cos= θ

Producto vectorial

A B A B

× = ( )( )senθ

Análisis y procedimiento

Sea q el ángulo formado por el vector posición r( ) y

el vector velocidad v( ).

θ

Y

Z

Xr

v

Por condición

• r v

· = 3

→ (r)(v)cosq = 3 (I)

• r v

· = 1

→  (r)(v)senq = 1 (II)

(II) ÷ (I)

tanθ = 1

3

∴ q = 30º

Respuesta30º

Alternativa A

Page 10: FISICA UNI 2012 2.pdf

10

UNIFísica

PREGUNTA N.o 11Calcule la intensidad del campo magnético, en T, que genera una corriente eléctrica I=10 A en el borde de un alambre rectilíneo de radio R=2 mm.µ0=permeabilidad magnética del vacío =4p×10 – 7 T · m/A

A) 10 – 3 B) 10 – 2 C) 10 – 1

D) 10 E) 102

Resolución

Tema: Electromagnetismo

Para un conductor cilíndrico largo y recto, la ley de Ampere plantea lo siguiente:

R

B

I

B(2pR)=µ0 · I

B: módulo de la inducción magnética

Análisis y procedimientoSe pide el módulo de la intensidad (H) de campo magnético, pero, por tratarse del vacío, será igual al de la inducción magnética (B).

R

R=2 mm

P

I=10 A

Para determinar el módulo de la inducción en el borde, recordaremos la ley de Ampere en su forma práctica, que se reduce a la ley de Biot-Savart para conductores infinitos.

R P

I

B

IrP =⋅µπ

0

2

=

× ⋅

×

4 10 10

2 2 10

7

3

π

π

T mA

A

m

( )

( )

BP=10 – 3 T

Respuesta10 – 3

Alternativa A

PREGUNTA N.o 12Dos resistencias, de 4 Ω y 6 Ω, se conectan en paralelo y se le aplica una diferencia de potencial de 12 V por medio de una batería. Calcule la potencia, en Watts, suministrada por la batería.

6 Ω4 Ω12 V

A) 7,2 B) 14,4 C) 30,0 D) 60,0 E) 72,0

Page 11: FISICA UNI 2012 2.pdf

11

UNIFísica

Resolución

Tema: Electrodinámica y potencia eléctrica

Análisis y procedimientoSe solicita la potencia (P) que suministra la batería.Esta potencia viene a ser igual a la que disipa el sistema de resistores (o su equivalente).

6 Ω4 Ω∆V=12 VR2R1

Resistencia equivalente

RR R

R REq=

1 2

1 2

·+

→ REq=2,4 Ω

Luego

PVR

= ( )∆ 2

Eq → P =

Ω( )( ,122 4

2 V )

P=60 W

Respuesta60,0

Alternativa D

PREGUNTA N.o 13¿Cuál o cuáles de los siguientes esquemas representan a los vectores campo eléctrico, E

, y campo magnético, B

, asociados a una onda electromagnética que se propaga en la dirección K

?

E

BK E

BK

B

K

E

(I) (II) (III)

A) solo I B) solo II C) solo III D) I y III E) II y III

Resolución

Tema: Ondas electromagnéticas

La dirección de propagación de una onda electro-

magnética (OEM) está relacionada con los vectores

que representan la intensidad de campo eléctrico E( )

y de inducción magnética B( ) de forma práctica con

la regla de la mano derecha.

X

Z

Yrotación

E

V

B

v

B

E

Los cuatro dedos giran de E

hacia B

. El pulgar indica la dirección de propagación.

Análisis y procedimientoAplicando la regla de la mano derecha en cada esquema.

E

BV

K

B V

K

B

K

E

V

(I) (II) (III)

Solo en el caso (II), la dirección de propagación coincide con la dirección del vector K

.

Respuestasolo II

Alternativa B

Page 12: FISICA UNI 2012 2.pdf

12

UNIFísica

PREGUNTA N.o 14Las placas de un condensador de placas paralelas son conectadas a una batería V, como se indica en la figura. Sea d la distancia entre las placas y sea U la energía electrostática almacenada en el condensador. Sin desconectar la batería, d se aumenta a partir de un valor inicial d0. Diga cuál de los siguientes gráficos representa mejor la dependencia de U con d.

dV

A)

d0

U

d

B)

d0

U

d

C)

d0

U

d

D)

d0

U

d

E)

d0

U

d

Resolución

Tema: Capacitores

La capacidad o capacitancia de un capacitor de placas paralelas es

d

A

CAd

= εε0

Donde ε : permitividad eléctrica relativa del medio ε0: permitividad eléctrica del aire o vacío A : área de una de las placas d : distancia entre las placas

Análisis y procedimiento

d0V dV

La energía electrostática (U) almacenada en un condensador es

U CV=12

2 (I)

C: capacidad del condensador

En este caso, el voltaje se mantiene constante y se aumenta la distancia de separación de las placas, con lo cual disminuye la capacidad según la relación.

CAd

= εε0 (II)

Reemplazando (II) en (I)

U

Ad

V=

12

2εε0

UAV

d=

εε0

constante

2

21

Page 13: FISICA UNI 2012 2.pdf

13

UNIFísica

Por lo tanto, U es inversamente proporcional a la distancia. Gráficamente, U con d se representan en una hoja de hipérbole, tal como se muestra.

d0

U

0 d

Respuesta

d0

U

d

Alternativa E

PREGUNTA N.o 15En la figura se muestra el proceso isobárico que realiza un gas ideal entre dos estados termodinámicos. Determine el cambio de la energía interna (en J) si el calor entregado fue de 1 kcal. (1 cal=4,18 J).

A) 180 B) 380

0,3

20

0 0,5

V (m3)

P (kPa)

C) 580 D) 980 E) 1800

Resolución

Tema: Termodinámica

Un proceso termodinámico isobárico se caracteriza por desarrollarse a presión constante (P=cte.). La cantidad de trabajo realizado en este proceso, por el gas, se determina como WA – B=P∆V=P(VB – VA)

Análisis y procedimientoDe la primera ley de la termodinámica Q=∆U+Wgas (I)

Se pide determinar ∆U.

Por dato del problema tenemos Q=+1 kcal=+1000 cal (+): por ser calor suministrado al gas

Como 1 cal=4,18 J, entonces Q=(1000)(4,18)=4180 J (II)

Ahora, de la gráfica presión versus volumen (P – V) para el proceso isobárico dado por el problema, tenemos

0,3

20

0 0,5

V (m3)

∆V = 0,2 m3

P (kPa)

Wgas=+P∆V=+(20×103)(0,2) Wgas=+4000 J (III) (+): por ser un proceso de expansión del gas

Finalmente, reemplazamos (II) y (III) en (I) +4180=∆U+(+4000)\ ∆U=+180 J

El gas incrementa su energía interna en 180 J.

Respuesta180

Alternativa A

Page 14: FISICA UNI 2012 2.pdf

14

UNIFísica

PREGUNTA N.o 16Un cuerpo está compuesto por una aleación de 200 g de cobre, 150 g de estaño y 80 g de aluminio. Calcule su capacidad calorífica cal/ºC y el calor, en cal, necesario para elevar su temperatura 50 ºC. (Los calores específicos del cobre, del estaño y del aluminio, en cal/(g ºC), respectivamente son: 0,094; 0,055; 0,212).

A) 11,01; 1900,50 B) 22,01; 2000,50 C) 33,01; 2100,50 D) 44,01; 2200,50 E) 55,01; 2300,50

Resolución

Tema: Fenómenos térmicos

Uno de los efectos que ocasiona el calor en las sus-tancias es el cambio de temperatura. La cantidad de calor ganado o perdido en este proceso, conocido como calor sensible (Qs), se determina como

Qs=Ce · m|∆T|=C · |∆T|

Ce: calor específico; m: masa; C: capacidad calorífica

|∆T|: cambio de temperatura

Análisis y procedimientoEl cuerpo es una aleación de 3 elementos.

cobre(Cu)

estaño(Sn)

aluminio(Al)

200 g de Cu; Ce(Cu)=0,094 cal/g ºC

150 g de Sn; Ce(Sn)=0,055 cal/g ºC

80 g de Al; Ce(Al)=0,212 cal/g ºC

Se pide determinar la capacidad calorífica (C) de la aleación y la cantidad de calor (Q) necesaria para un incremento de temperatura de 50 ºC.Conocemos resolviendo lo segundo.

Q=QganCu+QganSn

+QganAl

Q=(Cem|∆T|)Cu+(Cem|∆T|)Sn+(Cem|∆T|)Al

Q=(0,094)(200)(50)+(0,055)(150)(50)+

+(0,212)(80)(50)

Q=940+412,5+848

Q=2200,5 cal

Ahora, para determinar la capacidad calorífica (C), planteamos

Q=C|∆T|

2200,5=C(50)

∴ C=44,01 cal/ºC

Respuesta44,01; 2200,50

Alternativa D

PREGUNTA N.o 17Dadas las siguientes proposiciones con respecto al efecto fotoeléctrico:I. La función trabajo de un material tiene unidades

de energía.II. El efecto fotoeléctrico ocurre solamente cuando

una onda electromagnética con frecuencia en el rango visible incide sobre cierto material.

III. Cuando una onda electromagnética incide sobre un material, solamente un fotón de luz llega al material para generar una corriente eléctrica.

Son correctas:

A) solo I B) solo II C) solo III D) I y III E) II y III

Page 15: FISICA UNI 2012 2.pdf

15

UNIFísica

Resolución

Tema: Efecto fotoeléctrico

Análisis y procedimientoI. Verdadera La función trabajo de un material (Φ) es la energía

necesaria que un electrón del material requiere absorber para que logre ser arrancado de su superficie.

II. Falsa El efecto fotoeléctrico ocurre cuando la frecuencia

de la onda electromagnética es mayor a la fre-cuencia umbral. La onda electromagnética puede tener frecuencia en el rango visible del espectro, en el ultravioleta, etc. En realidad, esto dependerá del material sobre el cual incide la radiación.

III. Falsa Al llegar una onda electromagnética sobre un

material inciden varios fotones en él (no solo uno) y cada fotón podría arrancar un electrón del material, luego este conjunto de electrones arrancados generan una corriente eléctrica de-nominada fotocorriente.

Respuestasolo I

Alternativa A

PREGUNTA N.o 18Calcule el ángulo de reflexión del rayo incidente en el espejo B, si el ángulo de incidencia del rayo sobre A es 23º y el ángulo entre A y B es 110º.

70º

A

B

23º

A) 23º B) 27º C) 57º D) 67º E) 87º

Resolución

Tema: Reflexión

Una de las leyes de la reflexión de la luz consiste en que el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.

αθ

rayo reflejado

rayo incidente

espejo

normal

Se cumple q=a

Análisis y procedimientoPiden x.

N2

N1 x

x

67º 70º70º

BB

AA

23º23º

Del gráfico x+3º=90º x=87º

Respuesta87º

Alternativa E

Page 16: FISICA UNI 2012 2.pdf

16

UNIFísica

PREGUNTA N.o 19Una partícula tiene un movimiento armónico simple. Si su rapidez máxima es de 10 cm/s y su aceleración máxima es de 25 cm/s2, calcule aproximadamente el producto de su amplitud por el periodo del movi-miento en (cm · s).

A) 6 B) 7 C) 8 D) 9 E) 10

Resolución

Tema: Movimiento armónico simple

Análisis y procedimientoSe sabe queA: amplitud de oscilaciónT: período de oscilación

Piden A · T.

Según el MAS

a w A

V wAmáx

máx

=

=

2

(I)(II)

Dividiendo (I) y (II)

aV

wmáx

máx= (III)

Pero

w

T= 2π

Reemplazando los datos en (III)

2510

2= πT

T w= → =4

52 5

π s rad/s,

En (II)

10=2,5A

→ A=4 cm

Finalmente

A · T= 445

[ ]

·π

∴ A · T ≈10,053 cm · s

Respuesta10

Alternativa E

PREGUNTA N.o 20Una espira conductora cuadrada de lado L que está en el plano del papel se encuentra suspendida de un hilo como se muestra en la figura. Si la espira se halla en un campo magnético uniforme de 1 T, que hace un ángulo de 60º con el plano del papel y paralelo al techo, calcule la magnitud del torque (en N · m) sobre la espira cuando circula por ella una corriente de 6 A.

Bi=6 A

L60º60º

L/2 L/2techo

A) L2 B) 3L2 C) 9L2

D) 12L2 E) 15L2

Resolución

Tema: Magnetismo

Sobre un conductor con corriente eléctrica dentro de un campo magnético homogéneo, se manifiesta una fuerza magnética de módulo

BFM α

I

FM=ILBsena

Page 17: FISICA UNI 2012 2.pdf

17

UNIFísica

Momento o torque de un par de fuerzas

F

F

M

L

M= ± FL

se conoce como momento libre

Análisis y procedimientoAl realizar la descomposición del campo magnético B

en el plano horizontal y al determinar la dirección de la FM

mediante la regla de la palma de la mano izquierda, tenemos

B1=Bcos60º

B2=Bsen60ºFM1

FM2

FM2FM2

FM2

FM1

0 01/2 1/2

I=6 A

I=6 A

Al descomponer el campo magné-tico B

y analizar el efecto de las fuerzas magné-ticas determina-mos que

Compo- nente B F MR

1 00 0: = ≠y res

Compo-nente B F MR

2 00 0: = =y res

El torque o momento resultante sobre la espira se debe al par de fuerzas FM

1

M F LM0 1

res = ( ) =(ILB1)L

=(6)L(0,5)L

∴ M L023res =

Respuesta3L2

Alternativa B