Download Examen propuesto en la Fase Local de la Olimpiada de

OLIMPIADA DE FÍSICA 2011
FASE LOCAL
PRINCIPADO DE
ASTURIAS
CUESTIONES (40 puntos). Se marcará con una cruz la casilla que se considere acertada (sólo hay
una) en la hoja de respuestas (no en el cuestionario).
Puntuación: Respuesta correcta, +2; Respuesta incorrecta, -0.5; Respuesta en blanco, 0.
Tiempo disponible: 1 hora.
P1.- Se lleva a un estudiante de peso P=600 N hasta una altura por encima de la superficie terrestre
igual al doble del radio de la Tierra. Su peso allí será:
a) P/2
b) P/4
c) P/3
d) P/9
P2.- Durante una partida de billar se dispara la bola blanca a la bola roja. Cuando la bola blanca
golpea a la bola roja, la bola blanca se detiene, y la bola roja se mueve a la misma velocidad que
tenía la bola blanca antes de la colisión. El tipo de colisión representado en este ejemplo es:
a)
b)
c)
d)
Colisión elástica
Colisión perfectamente inelástica
Colisión inelástica
Todas las anteriores
P3.- La Ilustración 1 muestra un protón en el punto B rodeado de
dos electrones en los puntos A y C. La distancia BC es doble que la
distancia AB. La fuerza que experimenta el protón en B es:
a)
b)
c)
d)
dos veces mayor debida al electrón en A
cuatro veces mayor debida al electrón en A
la misma debida a ambos electrones
no es posible determinar la fuerza con la información dada
!"#$%&'()*+,-,
RSEF.-Olimpiada de Física 2011.-Fase local.-Principado de Asturias.-Cuestiones
P4.- Los Cubos A y B de la Ilustración 2 están en reposo en un plano inclinado,
separados 1 m de distancia. El cubo B tiene una masa 10 veces menor
que el cubo A. Ambos se sueltan al mismo tiempo y deslizan
sin rozamiento por la rampa. ¿Cuál de las siguientes
afirmaciones describe mejor la situación que ocurre cuando
B alcanza el final de la rampa?
a)
b)
c)
d)
La velocidad de A es la misma que la de B
La energía cinética de A es la misma que la de B
B se alejará acelerándose de A
A alcanzará a B, sobrepasándolo
Ilustración 2
P5.- Dos cargas puntuales están separadas por una pequeña distancia. Cuando la distancia se reduce
a la mitad, ¿cuál de las siguientes descripciones es cierta?
a)
b)
c)
d)
Ambas partículas se repelen
Cada partícula ejerce la misma fuerza sobre la otra
Cada partícula ejerce el doble de fuerza la una sobre la otra
Cada partícula ejerce el cuádruple de fuerza sobre la otra
P6.- Un reciente catedrático de Física de peso 750N sufre un desafortunado accidente en el ascensor
y cae desde la sexta planta hasta el sótano, mientras sostiene un maletín y está posado encima de
una balanza. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es cierta?
a)
b)
c)
d)
Si se soltase, el maletín volaría hacia el techo
La aceleración del catedrático es cero
La atracción del catedrático hacia la tierra es cero
El peso aparente del catedrático es cero
P7.- Un objeto cae con aceleración constante cerca de la tierra. ¿Cuál de las siguientes frases
describe mejor su velocidad?
a)
b)
c)
d)
Su velocidad es constante
Su velocidad no está relacionada con su aceleración
Su velocidad cambia constantemente de manera proporcional a su peso
Su velocidad cambia en la misma cantidad cada segundo
P8.- La corriente a través de una resistencia de 20 ! conectada a una batería de 12 V es:
a) 0.3 A
b) 0.6 A
c) 0.9 A
d) 1.6 A
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RSEF.-Olimpiada de Física 2011.-Fase local.-Principado de Asturias.-Cuestiones
P9.- Un electrón, un protón y un neutrón se encuentran en el punto A (ver Ilustración 3). Un corto
periodo de tiempo pasa. ¿En qué posición del diagrama se encontrará el protón?
a)
b)
c)
d)
A
B
C
D
P10.- Los satélites geoestacionarios se mantienen sobre el mismo punto de
la superficie terrestre porque
a)
b)
c)
d)
!"#$%&'()*+,.,
orbitan la tierra cada 24 horas
rotan en dirección opuesta a la dirección de rotación de la tierra
varían la altura orbital
usan lecturas de altura para permanecer en posición
P11.- Cuando una partícula que describe un movimiento armónico simple pasa por su posición de
equilibrio
a)
b)
c)
d)
Su velocidad es cero
Su aceleración es cero
Su elongación es máxima
Su energía cinética es mínima.
P12.- Una onda sísmica que se propaga en el interior de la Tierra pasa de un medio granítico a un
acuífero subterráneo por lo que velocidad de propagación se divide a la mitad. Entonces:
a) Su frecuencia se duplica
b) Su longitud de onda se duplica
c) Su frecuencia se reduce a la mitad
d) Su longitud de onda se reduce a la mitad
P13.- Una grúa está subiendo una caja llena de manzanas a una velocidad constante de 5 m/s. La
caja se rompe cuando está a una altura de 5 m sobre el suelo. Las manzanas caen y llegan al suelo
con una velocidad aproximada de:
a) 12 m/s
c) 11 m/s
b) 10 m/s
d) 9 m/s
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RSEF.-Olimpiada de Física 2011.-Fase local.-Principado de Asturias.-Cuestiones
P14.- Cuando Sísifo hace rodar la roca la roca, Sísifo avanza porque:
a)
b)
c)
d)
la fuerza que Sísifo ejerce sobre la roca
la fuerza que la roca ejerce sobre Sísifo
la fuerza que Sísifo ejerce sobre el suelo
la fuerza que el suelo ejerce sobre Sísifo
P15.- Un portero de fútbol recibe un balón. Al agarrar la pelota, mueve las manos hacia atrás. Esta
acción reduce el impacto del balón en sus manos porque:
a)
b)
c)
d)
la energía absorbida por sus manos se reduce
el momento lineal del lanzamiento se reduce
el tiempo de impacto aumenta
el tiempo de impacto disminuye
P16.- El trabajo mecánico que se realiza al sostener un cuerpo de 10 kilogramos durante 10
segundos es:
a) 100 Kg*s
b) 100 J
c) 1000 J
d) 0 J
P17.- Un reloj de péndulo se lleva al Planeta Z en el cual la aceleración gravedad es la mitad que en
la Tierra. Una hora en el Planeta Z durará
a)
b)
c)
d)
30 minutos
120 minutos
85 minutos
42 minutos
P18.- Un cuerpo de masa 0.5 kg realiza un movimiento circular uniforme de radio 0.1 m a una
frecuencia de 2 vueltas/segundo. La fuerza que actúa sobre el cuerpo es:
a) nula, porque es un movimiento uniforme
b) 1.58 N
c) 9.8 N
d) 15.8 N
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RSEF.-Olimpiada de Física 2011.-Fase local.-Principado de Asturias.-Cuestiones
P19.- Un cuerpo de masa 2 kg está apoyado sobre una superficie plana horizontal. Sabiendo que el
coeficiente de rozamiento dinámico entre el cuerpo y la superficie vale µ = 0.2 se puede calcular
que al aplicarle una fuerza horizontal de 10 N se mueve con una aceleración de. (Tomar g = 10
m/s2)
a) 0.5 m/s2
b) 1 m/s2
c) 2 m/s2
d) 3 m/s2
P20.- Dos alienígenas montan en un carrusel. El alienígena Pxyxz monta un pony en el círculo
exterior, mientras que el alienígena Lkjix monta un león en el anillo interior. Al final del paseo,
a) Pxyxz tuvo el mayor desplazamiento angular
b) Lkjix tuvo el mayor desplazamiento tangencial
c) Pxyxz tiene la mayor velocidad tangencial
d) Lkjix tiene la mayor aceleración angular
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OLIMPIADA DE FÍSICA 2011
FASE LOCAL
PRINCIPADO DE ASTURIAS
DNI: a a a a a
Señalar con un “aspa” (X) la respuesta elegida
Puntuación: Respuesta correcta, +2; Respuesta incorrecta, -0.5; Respuesta en blanco, 0.
Número Puntos Puntuación Final
Respuestas Correctas
Respuestas Incorrectas
Respuestas “en blanco”
Respuesta elegida
Calificación
Cuestión (a) (b) (c) (d) Correctas Incorrectas En blanco
01
02
03
04
05
06
07
08
09
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
OLIMPIADA DE FÍSICA 2011.-FASE LOCAL.-PRINCIPADO DE ASTURIAS
(Resolver los problemas en hojas diferentes, ya que van a correctores distintos)
PROBLEMA 1 (20 pto)
En un partido de tenis, Nadal está situado al fondo de la pista (a 11 m de la red) y hace un saque en
el que golpea la pelota a una altura de 2,2 m dirigiéndola con un ángulo de -5º respecto a la
horizontal, en la dirección perpendicular a la red que divide el campo en dos (g=10 m/s2).
a) Calcula qué velocidad debe llevar la pelota para que pase justo por encima de la red (de
altura 1,07 m).
b) ¿En que punto del campo opuesto impactaría la pelota en el suelo? Calcula el vector
velocidad (componentes x e y) justo antes del impacto.
c) Suponiendo que el choque de la pelota con el suelo es perfectamente elástico, calcular el
tiempo total de que dispone su oponente para devolver la bola desde que Nadal la golpea
hasta que esta se sale por la línea de fondo.
a) v0 = 60 m/s = 217 km/h
b) x = 19,2 m (es decir a 8,2 m de la red)
v = (59,8 m/s, -8,4 m/s)
c) t = tchoque + tsalida = 0,32 s+0,05 s = 0,37 s
1
OLIMPIADA DE FÍSICA 2011.-FASE LOCAL.-PRINCIPADO DE ASTURIAS
(Resolver los problemas en hojas diferentes, ya que van a correctores distintos)
PROBLEMA 2 (20 pto)
!=30º en el punto C
Un bloque de masa M=1Kg apoyado en un plano horizontal, está tocando como se indica en la
figura un muelle contraído una distancia Dx=20 cm mediante una fuerza F=100N. Posteriormente
se deja de aplicar dicha fuerza compresora y la masa sale despedida por el empuje del muelle,
desplazándose sobre un plano horizontal que tiene un coeficiente de fricción dinámica 0,2, entre el
punto A y el punto B situado a medio metro de distancia. En dicho punto B la masa entra en un rizo
de radio R=1m en el que no existe fricción y por el que sube hasta una cierta altura para luego bajar
y comprimir nuevamente el muelles.
Aproximar la aceleración de la gravedad por 10 m/s2
Calcular:
(a) Constate elástica del muelle (1 punto)
(b) Velocidad de la masa en el punto B (4 puntos)
(c) Altura a la que sube la masa dentro del rizo (4 puntos)
(d) Diagrama de fuerzas en el punto C (1 punto)
(e) Velocidad de la masa en el punto C (3 puntos)
(f) Fuerza normal que experimenta la masa en el punto C (3 puntos)
(g) Distancia que se comprime el muelle al ser presionado de nuevo por la masa (4 puntos)
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OLIMPIADA DE FÍSICA 2011.-FASE LOCAL.-PRINCIPADO DE ASTURIAS
(Resolver los problemas en hojas diferentes, ya que van a correctores distintos)
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OLIMPIADA DE FÍSICA 2011.-FASE LOCAL.-PRINCIPADO DE ASTURIAS
(Resolver los problemas en hojas diferentes, ya que van a correctores distintos)
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OLIMPIADA DE FÍSICA 2011.-FASE LOCAL.-PRINCIPADO DE ASTURIAS
(Resolver los problemas en hojas diferentes, ya que van a correctores distintos)
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OLIMPIADA DE FÍSICA 2011.-FASE LOCAL.-PRINCIPADO DE ASTURIAS
(Resolver los problemas en hojas diferentes, ya que van a correctores distintos)
PROBLEMA 3 (20 pto)
Una onda armónica se empieza a propagar por una cuerda en x = 0 y t = 0 con una función de onda
y(x,t) = A sen (50x – 2,3t) (en unidades del S. I.)
a) Hallar la longitud de onda, el periodo y la velocidad de propagación de la onda. Si en el
instante t = 7s la elongación de la cuerda en el punto x = 2m es y = 0,04m, hallar la amplitud
de la onda. [Nota: los ángulos vienen dados en radianes].
b) En el instante t = 10s comienza a propagarse otra onda hacia la izquierda en el punto x =
12m con una amplitud A = 0,10m, una elongación inicial y0 = 0,05m, un periodo de
oscilación T = 3,2s y una longitud de onda " = 0,6m. Determinar su función de onda.
c) ¿Cuándo y dónde se encuentran las dos ondas?
d) Determinar en el instante t = 55s la elongación de un punto de la cuerda situado en la
posición x = 3 m.
Soluciones:
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