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S oluci o n a r i o
Examen de admisión UNI 2012-I
Física - Química
Física
Tema P
PREGUNTA N.o 1
Análisis y procedimiento
Utilizando el sistema de poleas ideales mostrado en
la figura, se desea que el bloque de 16 kg ascienda

con aceleración de 2 m/s2. Determine la fuerza F
necesaria para lograr este objetivo.
Piden F , donde


F =– F j (φ)
Para determinar F, graficamos la fuerza transferida
sobre cada cuerda. Luego, en el bloque, aplicamos
la segunda ley de Newton.
F
F
ĵ
î
A) – 47,24 j D) +39,24 j F
2F
2F
bloque
B) – 39,24 j C) – 32,00 j
4 F a=2 m/s
Fg=156,96
Tema: Dinámica
Recuerde
En una polea ideal (mpolea=0)
a
F
De la segunda ley de Newton
FR=mpoleaa
→ F – 2T=(0)a
∴
1
T= F
2
2F
4F
E) 47,24 j
Resolución
F
T
T
FR=mbloquea
4F – 156,96=(16)(2)
F=47,24 N
(γ)
(γ) en (φ)

F =– 47,24 j N
Respuesta
– 47,24 j
Alternativa
A
1
UNI
Física
PREGUNTA N.o 2
Un bloque de 20 kg está en reposo sobre un plano
inclinado rugoso que hace un ángulo de 60º con la
horizontal, siendo este el máximo ángulo tal que el
bloque no resbala sobre el plano. El coeficiente de
fricción cinético entre el bloque y el plano es 0,5.
Calcule la fuerza, en N, que se debe aplicar al bloque,
paralelamente al plano inclinado, para que empiece
a moverse hacia arriba, así como la aceleración en
m/s2, con que posteriormente se moverá si la fuerza
no cesa. (g=9,8 m/s2)
A) 339,5; 6,04
C) 319,5; 6,04
D) 319,5; 7,04
El ángulo q es máximo cuando el bloque está a punto
de deslizar. Luego, de la geometría de la figura, el
ángulo de rozamiento estático máximo es 60º.
→ qS(máx)=60º
ParaqS(máx)
tan qS(máx)=mS
→ mS=tan60º
→ µ S = 3
B) 339,5; 7,04
Luego se aplica F.
E) 299,5; 8,04
Para que el bloque esté a punto de deslizar hacia
arriba, se debe cumplir que la fuerza de rozamiento
sea máxima.
Resolución
Tema: Estática y dinámica
Fg
Recuerde que para garantizar el equilibrio mecánico
de traslación se debe cumplir que
FR = 0
Fg cos60º
(Primera condición de equilibrio)
F
Pero si la F R ≠ 0, entonces el bloque experimentará
aceleración y de la segunda ley de Newton se tiene
que
FR = m·a
Fg sen60º
fS(máx)
fN
θ=60º
Para que el bloque deslice aceleradamente hacia
arriba, se tiene que
Análisis y procedimiento
En la condición inicial
Fg
F ≥ Fgsen60º+fS(máx)
F ≥ mgsen60º+mS fN ← Fgcos60º
F ≥ 339,5N
La mínima fuerza para que empiece a moverse es
fS(máx)
θ=60º
f
θS(máx)N
Rpiso
F=339,5 N
Ahora, cuando el bloque desliza, se manifiesta la
fuerza de rozamiento cinético.
2
UNI
Física
Fg
a
Fg cos60º
Fg sen60º
fK
F
Resolución
Tema: Energía mecánica - cantidad de movimiento
Análisis y procedimiento
fN=Fg cos60º
I. Verdadero
Para las fuerzas conservativas (Fg; Fe) la cantidad
de trabajo mecánico desarrollado mediante
estas fuerzas no depende de la trayectoria
seguida por el cuerpo y su cantidad de trabajo
no modifica la EM.
Por lo tanto, la energía mecánica es la misma en
cualquier posición; es constante.
θ=60º
De la segunda ley de Newton tenemos que
FR = ma

F − (Fg sen60º + fK ) = m · a

µ K fN
II. Verdadero
En un choque entre dos partículas
F
Reemplazando se obtiene que
a=6,04 m/s2
La fuerza interna (F), es muy grande comparada
con las externas. Luego las fuerzas externas se
desprecian, entonces:

Respuesta
339,5; 6,04
Alternativa
A
F
F
(externa)

→
=0
P sistema : se conserva
III. Verdadero
De la relación.
PREGUNTA N.o 3
Establezca la veracidad o falsedad de los siguientes
enunciados:
I. Para una partícula, la energía mecánica total es
constante si las fuerzas que actúan sobre ella son
todas conservativas.
II. En todo choque entre dos partículas, elástico o
inelástico, se conserva la cantidad de movimiento
lineal total.
III. Si la fuerza neta sobre una partícula es nula se
conserva su cantidad de movimiento lineal.
A) VFF
B) VVF
D) FFV
C) VFV
E) VVV



F res ⋅ ∆t = P F − P 0
I res = PF − P0

Como para el sistema F res = 0, entonces
P0 = PF
La cantidad de movimiento se conserva.
Respuesta
VVV
Alternativa
E
3
UNI
Física
PREGUNTA N.o 4
Análisis y procedimiento
Un sistema de masa resorte realiza un movimiento
armónico simple, cuyas energías están dadas
según la gráfica, con m=1 kg, amplitud máxima
de 10 cm y frecuencia angular de 3 rad/s. Calcule
su energía potencial E P (en mJ) en la posición x
mostrada.
Se tiene que
E
EP
EC
b
X (cm)
E
x
– 10
10
EP
liso
x
P. E.
EK
– 10
x
A) 11,25
B) 22,50
D) 33,75
10
A
X (cm)
C) 31,80
E) 45,00
A=0,1 m
Por conservación de la energía
EM(x)=EM(P.E.)
EC+EP=Emáx
Resolución
Del gráfico, en x tenemos
EC=EP
Tema: Movimiento armónico simple (MAS)
En (I) tenemos
En una MAS la energía mecánica del sistema se
conserva
liso
E sist.
M =EC+EP=EC(máx)=EP(máx)
Gráfico de EC y EP en un oscilador armónico.
E
2EP =
2
mVmáx
2
mϖ 2 A 2
2
EP =
mϖ 2 A 2
4
EP =
1(3)2 (0,1)2
4
EP=0,0225 J
∴ EP=22,5 mJ
EP
EC
EP + EP =
(I)
Respuesta
22,50
X (cm)
–A
A
Alternativa
B
4
UNI
Física
PREGUNTA N.o 5
3
Para elevar 10 m de agua hasta el tanque elevado
de un edificio, el cual se encuentra a 40 m de altura,
se utiliza una bomba que tiene un motor de 2 kW.
Si la eficiencia del motor es 80%, ¿en cuánto tiempo
aproximadamente se logra subir el agua? (g=9,81 m/s2)
g 

 ρ H 2O = 1, 00

cm 3 
A) 36 min 20 s
C) 45 min
D) 52 min 30 s
B) 40 min 50 s
E) 1 hora
La bomba sirve para elevar la masa de agua (m)
desde el piso hasta el techo del edificio, donde
Pútil =
Pútil =
Pútil =
Resolución
Tema: Potencia mecánica
Tener presente
Entonces
E P=
t
donde
E: energía en J
t : tiempo en s
P: potencia en W
t
En este caso se considera que la energía cinética del
agua no varía, luego
donde
Pútil
n: eficiencia
n=
Pútil: potencia útil
Pentregada
Pentregada: potencia entregada
gana
2O
EH
t=
t=
EPg
t
mgh
t
mgh
Pútil
ρVgh
Pútil
(I)
Por otro lado
n=
Pútil
Pentregada
Pútil=nPentregada
(II)
Reemplazando (II) en (I)
Análisis y procedimiento
Graficando lo que acontece
t=
ρVgh
nPentregada
Reemplazando datos
h=40 m
masa de
agua: m
bomba
t=
(1000)(10)(9, 81)(40)
0, 8(2000)
t=2452,5 s
t=40 min 52 s
Respuesta
40 min 52 s
Pentregada=2kW=2000 W
Alternativa
B
5
UNI
Física
PREGUNTA N.o 6
De (II)
Una piedra se deja caer desde cierta altura h. Después
de descender la distancia 2h/3, desde el punto inicial
de su movimiento, choca con otra piedra que había
partido en el mismo instante lanzada desde el piso
verticalmente hacia arriba. Calcule la altura máxima a
la que habría llegado la segunda piedra si no hubiese
chocado con la primera.
A) 3h/8
B) 5h/4
D) 3h/4
C) h/2
E) h/3
H máx =
→ t = te =
→ hA =
2
Tema: MVCL
A
B
v2 =
=
h
h
=
0+v v
1 2
gt (v0 = 0 )
2
2
→ 2
h 1 h2
= g
3 2 v2
3 gh
4
Reemplazando en (α) tenemos
 3 g h


4  = 3h
H máx =
8
2g
Respuesta
t
h
h
v0A + v0B
h 1  h
= g 
3 2 v
De donde
A
(α)
De (I)
Resolución
En el MVCL, para el caso particular de 2 móviles uno
al encuentro del otro, se puede emplear la ecuación
del tiempo de encuentro.
v2
2g
t = te =
t
h
3h/8
v0A + v0B
Alternativa
A
B
PREGUNTA N.o 7
Análisis y procedimiento
Caso I
A v0=0
t
h
En caso que B no
choque.
B vF=0
2 h=h
A
3
A
B
t
Caso II
AB = AD = 5 2 m
AH = 12 m
hmáx
h =h
B
3
B v
En el gráfico
 que se muestra, determine el módulo
del vector T (en m), donde:
T = FE + EG + DE − FD
B v
A) 10
B) 17
C) 13 2
D) 2 97
E) 26
Resolución
Nos piden Hmáx en términos de h.
Z (m)
B
C
A
E
D
F
H
X (m)
Y (m)
G
6
UNI
Física
Tema: Análisis vectorial
Luego
Si se tiene un sistema de coordenadas cartesianas.
Z
k


(5 2 ) 2 + (5 2 ) 2 + ( 24 ) 2
T =
T = 26 m
Respuesta
î
26
Y
X
Alternativa
E
Los vectores unitarios son , , ,
donde | |=| |=| |
PREGUNTA N.o 8
Análisis y procedimiento
La superficie circular sobre la que se apoya la bolita
es perfectamente lisa. Calcule la aceleración, en m/s2,
que debe tener el carrito para que la bolita adopte la
posición mostrada. (g = 9,8 m/s2)
Dato: sen16º=7/25
Z (m)
B
5 2
A
5 2
C
D
12
E
H
F
Y (m)
G
X (m)
A)
B)
C)
D)
E)
9,80
8,33
6,25
5,66
4,57
37º
a

37º
Nos piden T
Luego T = FE + EG + DE − DF Del gráfico DE + EG = DG
Resolución
Donde T = FE + EG + DE − FD
En (I) T = FE + DG + DF (I)
Tema: Dinámica rectilínea
Análisis y procedimiento
(II)
•
Realicemos el DCL de la esfera.
O
Luego
FE = 5 2 ( − ) m
DG = 12 ( − ) m
DF = 5 2 ( −
Fg
) + 12 (− )
m
37º
a
37º
R
En (II) se tiene que

T = 5 2 (−
) + 12 (− ) + 5
T = 5 2 (−
)+5

2 (−
2 (−
) + 12 (− )
) + 24 (− )
53º
37º
7
UNI
Física
PREGUNTA N.o 9
Nos piden a.
Como la F R y la a tienen igual dirección


a
FR
37º
Obtenemos la fuerza resultante con la suma vectorial.
4Ω
Mgsen16º
16º Fg=Mg
R
53º
En la figura mostrada el bloquecito de masa m0 parte
del reposo desde una altura h=12 m y se desliza
sobre la superficie lisa semicircular de radio R = 15 m.
Al llegar a la parte inferior el bloquecito choca
elásticamente con el bloque de masa M = 3m0 que
se encuentra en reposo. Como resultado de esta
colisión el bloque de masa M sube hasta una altura
H (en metros) igual a
A)
B)
C)
D)
E)
3
4
6
9
12
m0
M
h
a
Resolución
Tema: Energía y cantidad de movimiento
FR=Ma
37º
37º
Análisis y procedimiento
Primero desarrollemos el choque elástico.
v
Del triángulo sombreado
sen 37º =
M g sen 16º
v=0
antes del choque
m0
3m0
vB
m0
3m0
vA
Ma
después del choque
 7 
(9, 8)  
 25 
3
=
5
a
Por ser choque elástico se tiene que
→ a=4,57 m/s2
e =1
v A + vB
= 1 → v A + v B = v v
(I)
Por conservación de la cantidad del movimiento
El módulo de la aceleración que presenta el carrito
es 4,57 m/s2.
Respuesta
4,57 m/s2
Alternativa
E
 sist  sist
P0 = PF
m0(+v)+3m0(0)=m0(– vA)+3m0(+vB)
3vB – vA=v
(II)
De (I) y (II) se tiene que
v
v A = vB =
2
8
UNI
Física
Graficando desde que fue soltada m0 hasta la parte
más baja de la trayectoria.
A
v=0
H=12 m
liso
v
Por conservación de energía mecánica
EM0=EMF
v 2
m0gH=m0  0 
 2 
g(12) =
v2
2
(α)
v=0
liso
h
Tema: Termodinámica
• En todo gas ideal, entre los parámetros macroscópicos se verifica que PV=nRT
• Siendo para un proceso isotérmico (T=constante)
P0V0=Pf Vf
• Por ser proceso isotérmico
P0V0=Pf V0
(6×105)×4=Pf×2
Pf=12 · 105 Pa
EM0=EMf
3m
v
(3m0 ) gh =  0   
2
2
2
2
1 v
−
4 2
Por lo tanto, la presión del gas aumentó en
6×105 Pa.
• Para el cálculo de la temperatura PV=nRT
Al inicio
6×105×4×10 – 3=1×8,3×T
T=289,15 K
Convirtiéndolo a ºC
T=289,15 – 273,15 → T=16 ºC
la cual es aproximadamente a 15,8 ºC.
(b)
De (a) y (b)
C) VVF
E) VFF
Análisis y procedimiento
Por energía
gh =
A) VFV
B) FFV
D) FVV
Resolución
B
Una mol de gas ideal que se encontraba bajo una
presión de 6×105 Pa se comprime isotérmicamente
de 4 hasta 2. (La constante universal de los gases
ideales es R = 8,3 J/mol·K). Dadas las siguientes
proposiciones respecto del proceso:
I. La presión aumenta 105 Pa.
II. La presión disminuye 2 · 105 Pa.
III. La temperatura del gas es aproximadamente de
15,8 ºC.
Indique la secuencia correcta después de determinar
si las proposiciones anteriores son verdaderas o falsas.
Graficando 3m0 luego del choque hasta que se
detiene.
v/2
PREGUNTA N.o 10
h=3 m
Respuesta
Respuesta
3
FFV
Alternativa
A
Alternativa
B
9
uni
Física
Pregunta N.o 11
Una lente delgada convergente de distancia focal
30 cm debe colocarse entre una fuente luminosa
puntual y una pantalla, de modo que sobre esta se
forme nítidamente la imagen de la fuente. La distancia
entre la fuente luminosa y la pantalla es 1,50 m. Las
distancias, en cm, de las dos posiciones posibles en las
que se debe colocar la lente respecto a la fuente son
A)
B)
C)
D)
E)
pantalla
105,5; 44,4
106,5; 43,4
107,5; 42,4
108,5; 41,4
109,5; 40,4
Análisis y procedimiento
Nos solicitan la distancia objeto (θ).
Veamos
Z.V.
θ2 =
150 − 150 2 − 4(1)(4500)
= 41, 4 cm
2
Respuesta
108,5; 41,4
D
Pregunta N.o 12
Si se requiere el uso de una pantalla para proyectar
una imagen, esta deberá ser real y, por lo tanto,
invertida. Ahora, si la condición es que sea una
imagen nítida, la formación de esta deberá estar en
la misma posición donde se encuentra la pantalla.
Z.R.
i=150 – θ
Dadas las siguientes proposiciones referentes a las
leyes de Kepler sobre los movimientos planetarios:
I. La Tierra describe una órbita elíptica con el Sol
en el centro de la elipse.
II. El vector que va del Sol a la Tierra barre áreas
iguales en tiempos iguales.
III. El cubo del periodo de la órbita de la Tierra es
proporcional al cuadrado de su semieje mayor.
Son correctas:
pantalla
f=30 cm
F
θ
150 + 150 2 − 4(1)(4500)
= 108, 5 cm
2
150 cm
Tema: Óptica geométrica
O
θ1 =
Alternativa
Resolución
•
•
Empleando la fórmula general para una ecuación
cuadrática tenemos
I
150 cm
Por condiciones del problema, la imagen sería
real y formada justo en la pantalla.
• Empleando la ecuación de Descartes tenemos
1 1 1
= +
f i θ
1
1
1
=
+
30
150
−
θ
θ
1
150
→ θ2 – 150θ + 4500=0
=
30 (150 − θ)· θ
A) solo I
B) solo II
D) I y III
C) solo III
E) II y III
Resolución
Tema: Gravitación universal
Análisis y procedimiento
Nos piden las proposiciones correctas.
I. Falsa
La primera ley de Kepler nos señala que los
planetas describen trayectorias elípticas, donde
el Sol se encuentra en un foco de la elipse y no
en el centro como señala la proposición.
10
uni
Física
II. Verdadera
t1
A1
Datos:
Densidad del agua de mar=1,03×103 kg/m3
Densidad media del cuerpo humano=9,8×102 kg/m3
A2
Resolución
t2
A) 6,56×102 B) 6,79×102 C) 6,94×102
D) 7,06×102
E) 7,31×102
Tema: Empuje
La segunda ley de Kepler enuncia que
área
= constante
tiempo
Para el caso indicado, si t1=t2 → A1=A2
III. Falsa
Recuerde que para un cuerpo sumergido total o
parcialmente en un fluido en reposo, el módulo de
la fuerza de empuje se determina como
g
tierra
Vsum.
E
sol
ρlíq.
E=ρlíq. · gvsum.
R
La tercera ley de Kepler nos señala que
T2
= cte.
R3
El cuadrado del periodo (y no el cubo como
señala la proposición) es proporcional al cubo
del radio.
Análisis y procedimiento
Piden la densidad del flotador (ρF).
Consideremos que la persona está parada sobre el
flotador y este sistema se encuentra en equilibrio
como se muestra en el gráfico.
Fg
Por lo tanto, solo la proposición II es correcta.
20% Vp
Respuesta
80% Vp
solo II
ρ
Alternativa
B
Pregunta N.o 13
En agua de mar, un flotador completamente sumergido soporta a una persona de 75,0 kg con el 20% del
volumen de la persona fuera del agua. Si el volumen
del flotador es de 0,040 m3, ¿cuál es la densidad
media del flotador en kg/m3?
Eres
Donde:
mp: masa de la persona
mF: masa del flotador
Vp: volumen total de la persona
VF: volumen total del flotador
ρ: densidad media del cuerpo del flotador
ρF: densidad media del flotador
ρL: densidad del agua de mar
Eres: módulo del empuje total sobre la persona
y el flotador
11
uni
Física
Para el equilibrio mecánico del sistema persona - flotador se cumple
Fgsist=Eres
(mp+mf)g=ρL g Vsum(total)
Análisis y procedimiento
Nos piden la energía sonora E que emite la fuente
en D t=1 h=3600 s.
mp+mF=ρL(80%Vp+VF)
mp


m p + ρ F · VF = ρ L  0, 8 ×
+ VF 


ρ
r=4,3 m
x
fuente sonora
75


75 + ρ F × 0, 04 = (1, 03 × 10 3 )  0, 8 ×
+ 0, 04 


9, 8 × 10 2
ρF=7,31×102 kg/m3
Respuesta
7,31×102
Alternativa
E
Se cumple que
E=P D t
E=(IA) D t
E=(I × 4pr2) D t
E=(0,026 × 4 × 3,14 × 4,32) × 3600
E=2,17 ×104 J
Respuesta
Pregunta
N.o 14
2,17
Desde una fuente puntual se emiten ondas sonoras tal
que la intensidad es de 0,026 W/m2 a una distancia
de 4,3 m de la fuente. ¿Cuánta energía sonora en
104 J, emite la fuente en una hora si su potencia se
mantiene constante?
A) 2,17
B) 2,27
D) 2,47
C) 2,37
E) 2,57
Resolución
Tema: Onda sonora
F : fuente sonora
r
F
x
En el punto x tenemos que
• La potencia sonora se calcula así
E E: energía sonora que emite la
P=
∆t
fuente.
• La intensidad sonora se calcula así
I=
P
A
A: área de la esfera de radio r.
Alternativa
A
Pregunta N.o 15
Calcule la presión manométrica en Pa, directamente
debajo de un bloque cúbico de madera de 10 cm de
arista y densidad 0,5 g/cm3 que flota con 2/3 de su
volumen sumergido tal como se muestra en la figura.
( g=9,8 m/s2)
A)
B)
C)
D)
E)
130
230
340
410
490
madera
aceite
agua
Resolución
Tema: Hidrostática
Cuando un cuerpo se encuentra interactuando con
un líquido, experimenta la presión debido al líquido,
pero también debido al medio (la atmósfera) que
rodea al líquido. De manera que la presión total se
determina como
Ptotal=Plíq.+Patm
12
uni
Física
Ahora, los instrumentos para medir la presión se
calibran para no registrar la presión atmosférica.
A la presión que registran se le denomina presión
manométrica (Pman). Por lo tanto, en nuestro caso
Pman=Plíq.
Análisis y procedimiento
Haciendo el DCL sobre el bloque tenemos
Fg
Pregunta N.o 16
Consideremos el modelo del átomo de Bohr de
hidrógeno, donde el electrón tiene una carga negativa de q=1,6×10 – 19 C. El electrón gira con una
rapidez de 2,18×106 m/s y con un radio de giro de
5,2×10 – 11 m. Este electrón en movimiento circular
puede ser visto como una espira con corriente. ¿Cuál
sería aproximadamente la intensidad de corriente de
esta espira en mA?
E
Del equilibrio del bloque tenemos
E=Fg=mg
(*)
E=(ρcuboVcubo)g
A) 1,0
B) 2,0
D) 4,0
Resolución
Tema: Electrodinámica

El empuje ( E ) surge cuando el cuerpo se encuentra
sumergido (parcialmente) tanto en agua como
en aceite. Sin embargo, como se está pidiendo
determinar la presión manométrica (presión del
líquido) en la base del cubo, es mejor determinar el
empuje y relacionarlo con esta presión.
Análisis y procedimiento
El giro del electrón en el átomo de hidrógeno se
puede asemejar a una espira con corriente, tal como
se muestra en el gráfico.
sección
transversal
electrón
núcleo
Plíq. base
• El empuje es la resultante de las fuerzas que el
líquido ejerce sobre el cubo.
• Nótese que en este caso la resultante será vertical
y hacia arriba y estará definida por la fuerza del
líquido sobre la base del cubo.
C) 3,0
E) 5,0
 
E = F R(líq)
\ E=Plíq. base · Abase
r
Considerando la rapidez del electrón constante, este
atraviesa la sección transversal en el tiempo que da
una vuelta (periodo). Se puede considerar como una
corriente continua formada por una sola partícula
(el electrón).
Reemplazando en (*)
Plíq. base · Abase=(ρcuboVcubo)g
En consecuencia tenemos
Plíq. base (10– 2)=(500)(10– 3)(9,8)
\ Plíq. base=490 Pa
I=
q
q
= e t
T
(I)
El periodo (T) se determina aplicando la relación del
MCU en la trayectoria.
Respuesta
490
Alternativa
E
2πr T=
v
r: radio de giro
v: rapidez del electrón
13
UNI
Física
Reemplazando en (I) tenemos
q v (1, 6 × 10 −19 ) ( 2,18 × 10 6 )
I= e =
= 0, 001 A
2πr
2 ( 3,1416 ) (5, 2 × 10 −11 )
= 1 mA
Donde la REq se calcula
10 Ω
30 Ω
20 Ω
Respuesta
1,0
Alternativa
A
En paralelo
PREGUNTA N.o 17
A)
B)
C)
D)
E)
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
10 · 30
= 7, 5 Ω
10 + 30
R
Calcule la corriente en A, a través de la resistencia de
20 Ω del circuito mostrado en la figura.
R=
10 Ω
30 Ω
En serie REq=7,5+20
20 Ω
82,5 V
Resolución
Tema: Electrodinámica
20 Ω
REq=27,5 Ω
Piden I.
En el circuito equivalente
V=IREq
→ 82,5=I · 27,5
→ I=3 A
Análisis y procedimiento
Respuesta
Representemos en un gráfico las corrientes
3,0
Alternativa
10 Ω
I2
I1
30 Ω
I
I
PREGUNTA N.o 18
82,5 V
El circuito equivalente es
I
82,5 V
E
20 Ω
REq=27,5 Ω
En la figura se representa una barra conductora de
masa 20 g y longitud 10 cm, suspendida por dos
hilos rígidos también de material conductor y de
masas despreciables. La barra se coloca en un campo
magnético, formando la conocida “balanza magnética”. Si al circular una corriente I de 2 amperios, por
la barra, esta se inclina formando un ángulo q=45º
con la vertical,
 determine la intensidad de inducción
magnética B en Teslas.
14
UNI
Física
Nota: Se ha considerado para el módulo de la aceleración
de la gravedad lo siguiente: g = 9,8 m/s2
Respuesta
0,98
I
Alternativa
B
B
A) 0,098
B) 0,98
D) 98
PREGUNTA N.o 19
C) 9,8
E) 980
Resolución
Tema: Fuerza magnética
Análisis y procedimiento
La fuerza magnética (Fmag), por la regla de la palma
izquierda, actúa de la siguiente manera:
Se construye una terma solar con una caja de un
material térmicamente aislante, como se muestra en
la figura. La tapa superior de la caja es transparente y
tiene un área de 3 m2. ¿Cuánto tiempo necesitaría la
terma para calentar 60 litros de agua desde 20 ºC hasta
60 ºC? Considere que la terma no tiene pérdida de calor
y que la densidad del agua es constante todo el tiempo.
ρagua=1000 kg m – 3; Cagua=1,0 cal×g – 1 (ºC) – 1
intensidad de radiación del Sol que ingresa por la
tapa: 550 Wm – 2 (1 cal=4,186 J)
m=20 g<> 0,02 kg
A
T
I=2
B
Fmag
L=1
0
g
45º
A
T
Fg
X
Y
>0,
1m
Para el observador
2T
Fmag
Fg
Nos piden B.
Del equilibrio mecánico de la barra tenemos
2T
45º
Fg
Fmag
material
aislante
observador
cm<
45º
Z
Fmag=Fg
BIL=m · g
B×2×0,1=0,02×9,8
B=0,98 T
A)
B)
C)
D)
E)
54 minutos
1 hora 7 minutos
1 hora 14 minutos
1 hora 35 minutos
1 hora 41 minutos
Resolución
Tema: Física moderna - Calorimetría
La intensidad de una radiación se calcula como
P
E
I=
=
t
A
A
donde
P : potencia (W)
A: área de incidencia (m2)
E : energía (J)
t : tiempo (s)
15
UNI
Física
Análisis y procedimiento
De acuerdo al enunciado y considerando que la
radiación incide en forma perpendicular a la tapa
superior tenemos
H2O
E=1 cal/g ºC×60 000 g×40 ºC
E=24×105 cal=24×105×(4,186 J)
· m·∆T
2O E=100,464×10 J
Como
E
I=
At
Entonces
E
t=
A
·I
C) solo III
E) I y II
I. Falsa
C
5
t=
A) solo I
B) solo II
C) I y III
Análisis y procedimiento
La energía entregada por la radiación es absorbida
completamente por el agua y esto le permite variar
la temperatura de 20 ºC a 60 ºC.
Luego
Energía=Qabsorbida
E=CeH
Resolución
Tema: Física moderna
material
aislante
III. No tiene masa pero transporta energía.
Son correctas:
C
C
C
C
El fotón en el vacío presenta la rapidez de la luz (C),
pero al ingresar a un medio es absorbido y remitido
por los átomos de este, observándose un retraso en la
salida del fotón; por ello, se suele plantear la rapidez
media, para el medio en mención. Esta rapidez
media dependerá de la estructura del medio.
II. Falsa
A diferencia de otras partículas como el electrón o
el quark, debido a los resultados de experimentos
y a consideraciones teóricas se cree que la masa
del fotón es exactamente cero. Algunas fuentes
utilizan también el concepto de masa relativista
para la energía expresada con unidades de masa.
Para un fotón con longitud de onda λ o energía
E, su masa relativista es h/λC o E/C2.
Este uso del término masa no es común actualmente en la literatura científica.
100, 464 × 10 5 J
3 m 2 × 550 W/m 2
t=6088,72 s
t≈1 hora 41 minutos
Respuesta
1 hora 41 minutos
Alternativa
E
PREGUNTA N.o 20
En relación a las propiedades del fotón, se tienen las
siguientes proposiciones:
I. Viaja a la velocidad de la luz en cualquier medio.
II. Posee una masa muy pequeña, comparable con
la del electrón.
III. Verdadera
Según Planck, la energía del fotón es EF=hf, donde h es la constante de Planck y f, la frecuencia
de la radiación.
Nota: En la proposición I se está considerando que
velocidad de la luz → velocidad de la luz en el vacío
Respuesta
solo III
Alternativa
C
16