X Concurso Estatal de física y matemáticas
F I S I C A
PRIMER EXAMEN
1.
Considérese dos vasos comunicantes unidos por un tubo con llave (véase figura).
Supongamos que al principio todo el líquido se encuentra en el recipiente de la
izquierda y su nivel alcanza una altura H, abrimos la llave y el líquido fluye
del recipiente de la izquierda al de la derecha, la posición final corresponde
a la igualdad de los dos niveles de agua en ambos recipientes, siendo la altura
que alcanza H/2
i.)
Calcule la energía potencial del líquido en los
sistemas inicial y final, y compárelos.
ii.)
Explique el resultado anterior.
iii.)
Puede imaginarse alguna situación ideal en la cual
todo el líquido pase al vaso de la derecha hasta alcanzar una altura H.
2. Calcule la
resistencia a equivalente del siguiente circuito.
3. Del trecho
de un ascensor colgamos un péndulo de longitud l, el cual ponemos a oscilar. ¿
Cuál es el período de oscilación del péndulo cuando
a)
El ascensor se mueve hacia arriba con aceleración a?
b)
El ascensor se mueve hacia abajo con aceleración a?
c)
Cuando el elevador está en caída libre?
4.
Considérese un cuerpo que descansa sobre el piso de un vagón donde no existe
entre el piso y el cuerpo. Suponga que el vagón empieza a frenar.
a)
Analice y explique lo que sucede con la posición del
cuerpo con relación a un sistema de referencia que permanece fijo en el vagón
b)
Haga lo mismo para un sistema de referencia que
permanece fijo en la vía a.
c)
Explicar si existe o no, contradicción con el
cumplimiento de la primera Ley de Newton.
5. Explicar
como se genera el arco iris, explique porque tiene forma de arco y a que se
debe la distribución de los colores de rojo a violeta.
SEGUNDO EXAMEN ESCRITO DE FISICA
ESCUELA
DE ALTOS ESTUDIOS, UNIVERSIDAD DE SONORA
1. Un bloque
triangular de masa M, con ángulos de 30°, 60° y 90° ; descansa
sobre el lado 30°- 90° sobre una
mesa horizontal. Un bloque cúbico, de masa m, descansa sobre el lado 60°- 30° (Fig.).
a)
¿Qué aceleración horizontal a debe tener M con
relación a la mesa para que m se quede fija con respecto al bloque triangular,
suponiendo que no haya rozamiento en los contactos?
b)
¿Qué fuerza horizontal F debe aplicarse al sistema
para lograr ese resultado, suponiendo que la mesa no tiene rozamiento?
c)
Suponiendo que no se aplica ninguna fuerza a M y que
ambas superficies de contacto carecen de rozamiento, describe el movimiento,
describe el movimiento resultante.
2. Considera
dos superficies rugosas del mismo material en contacto. Si los pulimos
disminuye la resistencia a ser deslizados una sobre la otra. Sin embargo, si
seguimos puliendo llega un momento en que la resistencia al deslizamiento
empieza a aumentar de nuevo. Haga una imagen microscópica del proceso.
3.
a)
Se encuentra que un líquido sale más rápido y más
uniformemente de una lata cerrada cuando se le hacen dos agujeros que cuando se
hace uno solo. Explica ¿por qué?
b)
Porqué es menos densa la atmósfera a medida que nos
alejamos de la superficie terrestre?
c)
Se trata de obligar a un caballo a que jale un carro.
El caballo se rehusa a jalarlo, citando en su defensa la tercera Le de Newton:
"La tensión del caballo sobre el carro es igual pero opuesta a la tensión
del carro sobre el caballo". Si yo nunca puedo ejercer sobre el carro una
fuerza mayor que la que el carro ejerce sobre mí. ¿Cómo puedo llegar a poner en
movimiento al carro? Pregunta el caballo. ¿Cómo le refutaría usted?
4. Calcule la resistencia equivalente del
siguiente circuito cuando:
a)
Cuando el interruptor del circuito está abierto.
b)
Cuando el interruptor del circuito está cerrado.
DUODECIMO CONCURSO
ESTATAL DE FISICA Y MATEMATICAS
PRIMER EXAMEN DE FISICA
ABRIL DE 1980
1. Una barra
uniforme de peso W se encuentra suspendida de una balanza y apoyada en un
soporte (figura 1). Encontrar la lectura de la balanza. ¿Cuánto vale la fuerza
que la barra ejerce sobre el soporte S?
2. Sobre una
superficie sin fricción se encuentran dos cuerpos de masa M y m respectivamente
(fig. 2). La polea y la cuerda (de longitud L) se consideran sin masa. Describa
el comportamiento de los cuerpos cuando se aplica la fuerza F. ¿ Qué ocurre
cuando m < M?
3. En el
circuito de la figura 3 hay tres focos, de 50 watts cada uno, conectados en
paralelo con una fuente de voltaje de 100 volts.
a)
Calcule la corriente que se está extrayendo de la
batería.
b)
Si se pusieran los focos en serie. ¿ Qué sucedería
con la corriente entregada por la batería?
Si cambia, calcule su nuevo valor.
4. Una cámara cilíndrica, llena de aire, tiene
una de sus paredes móviles (pistón) (ver fig.4). El volumen de la cámara es de
1600 cm3 y la presión del
aire es la atmosférica (960mm Hg) la
temperatura es de 30 °C. Esta se mantiene constante se varía el volumen como se indica en la
tabla. Determine la presión del aire en el cilindro para cada volumen. La masa
de aire es constante.
V
|
P
|
1600 cm3
|
960 mm Hg
|
1200 cm3
|
|
600 cm3
|
|
100 cm3
|
|
5. Un prisma
se encuentra sumergido en un líquido espeso con índice de refracción n1
= 3. Un rayo de luz monocromática incide sobre el prisma con un ángulo a respecto a la normal (fig. 5). Si el índice de
refracción del prisma es n =1.5 ¿ Qué
trayectoria sigue?
a)
a = 15°
b)
a = 30°
Dibuje
manualmente la figura con la trayectoria aproximada del rayo de luz para cada
caso.
DUODECIMO CONCURSO
ESTATAL DE FISICA Y MATEMATICAS
SEGUNDO EXAMEN ESCRITO DE FISICA
ABRIL DE 1980
1. Cuatro pistolas idénticas están fijas en las
esquinas de una mesa cuadrada apuntando
al centro de la mesa (fig. 1). Si las cuatro pistolas se disparan
simultáneamente y las cuatro balas chocan en el centro. Describa que ocurre si
la mesa se está moviendo con velocidad constante en la dirección X y las cuatro
pistolas se disparan simultáneamente.
2. Una
persona se encuentra frente un
acantilado, al golpear una campana escucha el eco y descubre que al hacerlo a
cierta frecuencia F, (número de golpes por segundo), el sonido del eco se
confunde con el de la campana (coinciden los dos sonidos). Calcule la distancia
a la que se encuentra del acantilado. ¿Es única esta distancia? Explique.
3. Dos cargas iguales Q se encuentran separadas
una distancia 2L, exactamente a la mitad de esta distancia y perpendicular a la
línea que une a las cargas hay un plano (imaginario). Considere ahora una carga
puntual q colocada en el plano. El lugar geométrico de los puntos donde la fuerza
sobre la carga q (colocada en el plano) es máxima, es una circunferencia.
Calcule el radio de esta circunferencia.
4. Explique el funcionamiento de un cooler ¿será
éste más eficiente si se enfría el agua? (Con hielo por ejemplo). ¿Si se calienta?
5. Los globos que se utilizan para hacer
mediciones atmosféricas no son inflados completamente antes de elevarlos.
Discute las razones que puede haber para hacerlos de esta manera.
DECIMO QUINTO CONSURSO ESTATAL DE FISICA
PRIMER EXAMEN ESCRITO
ABRIL 25, 1983.
1. ¿Sería suficiente la condición de que la
fuerza externa neta sobre un cuerpo sea cero, para que éste no realice algún
movimiento? Explique y dé algún ejemplo.
2. Un artillero medieval coloca su cañón de 200
Kg en el borde de un techo plano en una torre elevada. Dispara horizontalmente
una bala de 5 Kg. La bala cae a 300 m de la base de la torre. El cañón también
se mueve sobre ruedas sin fricción y cae desde la torre al suelo.
¿ Cuál es la
distancia horizontal al borde del edificio a la cual cae el cañón?
3. Si colocamos un cigarro encendido en una posición
horizontal y evitamos las corrientes de aire observamos que el humo que sale
por la parte encendida sube mientras que el humo que sale por el otro extremo
baja. ¿Cómo explicaría este fenómeno?
4. Cuando nos
colocamos frente a un espejo plano ordinario, muestra imagen parece volteada,
derecha por izquierda, es decir, la imagen de nuestra mano derecha parece la
mano izquierda de la "persona" dentro del espejo. ¿Porqué no voltea
también el espejo la cabeza por los pies? ¿ Qué es volteado por el espejo?
5. Una carga Q = 10 Coulombs se divide en dos
partes: q y (Q ‑ q) ¿Cuál debe ser la relación de Q a q para que las dos partes
colocadas a una cierta distancia d de separación, tengan una repulsión
eléctrica máxima?
DECIMO QUINTO CONSURSO ESTATAL DE FISICA
SEGUNDO
EXAMEN ESCRITO
ABRIL 26, 1983
1. El mecanismo para extraer agua de un viejo
pozo consiste en una polea alrededor de la cual se enrolla una cuerda en cuyo
extremo se encuentra atado el balde que sube el agua.
La polea se
hace girar manualmente con un brazo mayor que el radio de la polea para
aumentar la eficiencia del mecanismo esto es, para subir más agua, digamos en
una hora. Usted recomendaría:
a)
Aumentar el radio de la polea.
b)
Aumentar el brazo de la manivela.
c)
Algún otro.
d)
Ninguno.
Explique por
qué considera su respuesta correcta y las otras no.
2. ¿Es posible
calentar un cuerpo sin elevar su temperatura? Justifique su respuesta.
3. Es una
piscina se encuentra una lancha flotando y con su ancla en el fondo de la
piscina. Se observan los niveles del agua en los costados de la lancha y en los
de la piscina. Explique qué ocurre con los niveles cuando.
a)
Se levanta un poco el ancho del fondo.
b)
Se sube completamente el ancho a la lancha.
4. Un físico
observa en el laboratorio que dos esferas conductoras se atraen eléctricamente
una a la otra. Observa también que hay otros cuerpos cargados cerca de las
esferas.
a)
¿Es necesario que las esferas estén cargadas?
b)
¿Qué puede decir respecto al caso en que las esferas
se repelieran en vez de atraerse? Explíquenos su respuesta.
5. En una competencia de 100 metros el corredor
A gana al corredor B con una ventaja de 10 metros. Para la siguiente
competencia se tienen las siguientes proposiciones:
a)
A se coloca 10 metros atrás de B y éste sobre la
línea de salida.
b)
A se coloca sobre la línea de salida y B se coloca 10
metros delante.
Suponiendo
las mismas aptitudes en todos los casos.
¿Cuál de
estas proposiciones sería la más ventajosa para B?
DECIMO SEXTO CONSURSO REGIONAL DE FISICA Y
MATEMATICAS
DEPARTAMENTO DE FISICA ABRIL 25 DE 1984
PRIMER EXAMEN ESCRITO DE FISICA
1. Dos comerciantes A y B, ambos con idénticas
balanzas de resorte (dinamómetros) venden X unidades de masa de un cierto producto.
Si venden este producto al mismo precio y si A se encuentra establecido en la
playa, mientras que B en la montaña. Diga quien obtiene mayor ganancia al
vender dicho producto, o si obtienen la misma ganancia. Explique su respuesta.
2. Explique porqué a temperaturas inferiores a 0°C, los lagos
(y ríos) solo se hielan en la superficie y un recipiente con agua en el
congelador de un refrigerador lo hace totalmente.
3.
Seguramente usted conoce el concepto de líneas de fuerza y sabe que por medio
de éste se puede describir el campo electrostático producido por cargas
eléctricas. De acuerdo a este concepto de líneas con fuerza y a las leyes de la
electrostática, ¿Es posible que dos o más líneas de fuerza se crucen en algún
punto? Explique.
4. Dentro de un cuarto, cerrado, de color
amarillo se enciende un foco que emite luz del mismo color amarillo. Si dentro
del cuarto se encuentra una flor de color rojo, ¿De qué color se verá ésta?
Explíquenos su respuesta.
5. Si derramamos agua sobre un papel o una placa
de vidrio se mojan, pero si en lugar de agua derramamos mercurio líquido ocurre
que los materiales mencionados no se
mojan, ¿A qué se debe este fenómeno? Explique.
DECIMO SEXTO CONSURSO REGIONAL DE FISICA Y
MATEMATICAS
DEPARTAMENTO DE FISICA ABRIL 26 DE 1984
SEGUNDO EXAMEN ESCRITO DE FISICA
1. Una persona frente a una ventana de altura H
ve caer un objeto y observa que tarda un tiempo T en cruzar frente a ésta.
Calcule la altura desde la cuál se dejó caer el objeto, con respecto a la parte
superior de la ventana.
2. Un balón
de masa M está suspendido por una cuerda (sin masa) del techo de un elevador.
a)
Si el elevador baja con una aceleración 1/10 g (g aceleración de la gravedad) ¿Cuál
es la tensión de la cuerda?
b)
¿Cuál es la tensión de la cuerda si el elevador sube,
en vez de bajar, con una aceleración 1/10 g ?
c)
¿Cuánto vale la tensión si la aceleración de bajada
del elevador es igual a g?
3. Considere
las siguientes situaciones diferentes:
a)
Un campo magnético uniforme apunta hacia arriba y en
forma perpendicular a esta hoja de papel. Si llega un electrón de izquierda a
derecha con velocidad constante ¿Qué trayectoria sigue al entrar al campo
magnético? Bosqueje y explique su respuesta.
b)
Un alambre de cobre orientado horizontalmente en esta
hoja conduce electrones de derecha a
izquierda. Bosqueje el campo magnético que se produce.
c)
Dos alambres de cobre orientados paralelamente
conducen corriente continua y ocurre con ello lo siguiente:
Si conducen corriente en la misma dirección se
atraen.
Si conducen corriente en direcciones opuestas se
repelen.
Explique a que se deben estos comportamientos.
4. Cuando el sol es observado por la
tarde, en cualquier día del año, afirmamos que la posición del este es la que
estamos viendo. Sin embargo, los astrónomos aseguran que ésta es solo una
posición aparente a que el sol se encuentra por abajo del lugar que nosotros
vemos. Explique a que se debe el efecto.
5. ¿ Qué
proporción de un iceberg está por encima del nivel del agua? El peso específico
del agua de mar es 1.025 y el del hielo es 0.92.
DECIMO SEPTIMO CONSURSO REGIONAL DE FISICA Y
MATEMATICAS
PRIMER EXAMEN ESCRITO DE FISICA MAYO 6 DE 1985
1. Una
balanza de resorte es colgada del techo por medio de una cuerda. La balanza
tiene un platillo sujeto por debajo como se muestra en la figura. Luego se
ancla una cuerda del platillo al suelo estirándola hasta que la balanza marca
100 Kg. Si se coloca un cuerpo de 80 Kg de masa sobre el platillo, diga usted,
¿Qué marca ahora la balanza? Explique su respuesta.
2. Dos cuerpos se deslizan,
sin fricción, por las trayectorias adb y acb (ver figura). ¿Cuál llegará
primero al punto b? ¿Cuál llegará con más velocidad?
3. Un globo
desinflado pesa q gramos. Si se infla con aire ¿Cuánto pesará? Explique.
4. ¿Es
posible hervir agua dentro de agua hirviendo? Por ejemplo, tome un pequeño
recipiente, llénelo de agua y suspéndalo en agua hirviente de tal modo que no
llegue al fondo. Si se deja el recipiente dentro del agua hirviendo un tiempo
suficiente ¿llegará a hervir el agua dentro del recipiente? Justifique su
respuesta.
5. Explique
porqué al acercar un objeto cargado a pequeños trozos de papel descargados,
éstos son atraídos hacia el objeto.
6. Dos
espejos planos están unidos por un extremo formando un solo espejo de ángulo
recto. Demuestre que en cualquier caso un rayo incidente, que esté contenido en
un plano perpendicular a los espejos será reflejado en dirección paralela al
incidente.
DECIMO SEPTIMO CONSURSO REGIONAL DE FISICA Y
MATEMATICAS
SEGUNDO EXAMEN ESCRITO DE FISICA MAYO 7 DE 1985
1. Explique porqué una escalera puede ser
colocada, formando un ángulo sobre un piso rugoso y contra una pared lisa; pero
no sobre un piso liso y contra una pared rugosa.
2. En una
persecución en alta mar, participan dos carabelas enemigas idénticas. El
capitán de la carabela B que le ha estado aventajando siempre una distancia de
500 m, por lo que decide utilizar su cañón, que puede disparar balas a razón de
100 m/seg, para intentar hundirlo. Diga si es posible que lo logre y explique
cómo. (Para sus cálculos utilice el valor de g = 10 m/seg).
3. Suponga que
se tiene dos condensadores idénticos de placas paralelas y ambos tienen una
carga de magnitud Q en cada placa. En uno de ellos el espacio entre las placas
está completamente vacío y en el otro entre las placas está colocado un
conductor sin carga neta; como lo muestra la figura:
¿ Son iguales
las capacidades en ambos casos? Explique. Recuerde que la capacidad C está
definida en general como. C = Q/V, donde V es la diferencia de potencial.
4. Qué
explicación da usted al siguiente hecho:
Sobre un
plato con agua se encuentra colocada una vela encendida. La vela encendida se
cubre con un frasco. Una vez que la vela se apaga, se observa que el nivel del
agua dentro del frasco es más alto que fuera de él.
5. Encuentre
la forma como varía el radio de una burbuja esférica de aire, conforme sube
desde el fondo de una alberca llena de agua y de profundidad h. Suponga que la
temperatura es uniforme.
6. En el
centro del fondo de un recipiente cilíndrico de diámetro R y altura R hay una
marca oscura. Un observador se coloca de tal forma que sólo alcanza a ver la
parte más distante del fondo. Luego se vierte un líquido dentro del recipiente;
cuando el líquido alcanza el borde, el observador, sin cambiar de posición,
alcanza a ver la marca del fondo.
Calcule el
índice de refracción del líquido observador.
XVIII CONCURSO REGIONAL DE FISICA Y
MATEMATICAS
CONCURSO DE FISICA
PRIMER EXAMEN ESCRITO DE FISICA
1. Una
persona, estacionada en la tierra, observa que las gotas de lluvia caen con
velocidad V formando un ángulo q con la vertical.
¿Con qué
velocidad observará que caen las gotas de lluvia?
2. ¿Qué haría
usted para conocer el peso de un trozo de madera sin usar una balanza?
3. Dé una
explicación al siguiente hecho:
Cuando un
termómetro de mercurio se sumerge en agua caliente se observa que el nivel de
la columna de mercurio primero baja y después sube hasta marcar la temperatura
del agua.
4. Una
experiencia común es que cuando se observa una vía recta de ferrocarril desde
uno de sus durmientes parece que con la distancia la vía es más angosta y que
los durmientes están más juntos. Dé una explicación de esta experiencia.
5. Explique
porqué la ropa se carga eléctricamente mucho más cuando el clima está
especialmente seco.
XVIII CONCURSO REGIONAL DE FISICA Y
MATEMATICAS
CONCURSO DE FISICA
SEGUNDO EXAMEN ESCRITO DE FISICA
1. Dos
pelotas iguales se dejan caer al mismo tiempo desde una altura H, una de ellas
encuentra en su trayectoria un plano inclinado sobre el que rebota saliendo con
velocidad exactamente horizontal.
¿Cuál de las
dos pelotas llega primero al piso? Explique su respuesta
2. La
velocidad del sonido en un cierto metal es V. Una tubería larga de dicho metal,
cuya longitud es L, se golpea en un extremo. Una persona que escucha en el otro
extremo oye dos sonido, uno de la onda que ha viajado por el metal y otro de la
onda que ha viajado por el aire.
Si v es la
velocidad del sonido en el aire. ¿ Qué intervalo de tiempo transcurre entre
ambos sonidos?
3. Una pelota
de masa M y de volumen V se sumerge en el agua a una profundidad H y se suelta.
Si se desprecia la fricción del agua y del aire. ¿A qué altura, a partir de la
superficie del agua, saltará la pelota?
4. Explique
el hecho de que para enfriar más rápidamente una taza de café caliente le
soplamos a la superficie.
5. Un rayo de
luz incide sobre un espejo plano que rota con velocidad angular W, alrededor de
un eje perpendicular al plano formado por el rayo incidente y el rayo
reflejado. ¿Con qué velocidad angular rota el rayo reflejado?
6. En cada
uno de los vértices de un cubo de arista L se coloca una carga de igual
magnitud y signo. Si colocamos una carga en el centro del cubo ¿Cuál es la
fuerza que actúa sobre esta carga? Si quitamos una de las cargas de los
vértices ¿Cuál es ahora la fuerza que actúa sobre la carga del centro?
XIX CONCURSO REGIONAL DE FISICA Y MATEMATICAS
PRIMER EXAMEN DE FISICA
1. Suponga
que en la Cd. de Hermosillo Existe un pozo que atraviesa diametralmente la
tierra. Describa el comportamiento de un objeto que se deja caer en este pozo.
2. Explique
por qué un auto pequeño tiende a perder el control cuando se encuentra en la
carretera con un vehículo grande, por ejemplo un camión. Considere los casos en
que los vehículos viajan en la misma dirección y cuando viajan en direcciones
opuestas.
3. Una esférica que se
encuentra suspendida de un soporte a través de un hilo de seda, tiene una carga
de 108 coul. Otra esferita que tiene la misma carga es suspendida
cerca de la primera a la misma altura, como la muestra la figura. La expulsión
mutua provocará que aumente su separación a 10 cm; quedando en equilibrio para
esta separación.
¿Qué ángulo
se ha desviado cada péndulo de la vertical? la masa de cada esferita es de 0.1
g.
4. Una
persona sumergida en el agua puede ver el sol, cualquiera que sea la posición
del sol, hasta antes de ocultarse en el horizonte. ¿En qué ángulo verá el sol
cuando se está ocultando en el horizonte?
Argumente su
respuesta. Suponga que el índice de refracción del agua es de 1.33.
5. Cantidades
iguales de sal se disuelven en dos recipientes idénticos que contienen
cantidades iguales de agua. En el primer caso la sal se deposita en forma de
cristal grande y en el segundo en forma de polvo.
¿En qué caso
la temperatura de la solución, después de la disolución total de la sal, será
mayor?
Suponga que
la sal y el agua están inicialmente a la misma temperatura.
XX CONCURSO DE FISICA
PRIMER EXAMEN
1. Explique
por que una persona parada en la orilla de una alberca llena de agua puede ver
el fondo de la misma en la región cercana a su orilla pero solo ve la
superficie del agua en la región cercana a la orilla opuesta.
2. En un
cuarto aislado se pone a funcionar un refrigerador vacío. Explique que pasa con
la temperatura del cuarto si la puerta del refrigerador se deja:
a)
Abierta.
b)
Cerrada.
3.
(a) Una carga
puntual de magnitud q se encuentra en el centro de una esfera hueca, conductora
y eléctricamente neutra. Como se muestra en la figura 1. ¿Existe campo eléctrico
en el interior de la esfera? Explique.
(b) Una carga
puntual de magnitud q se encuentra en la vecindad de una esfera hueca,
conductora y eléctricamente neutra. Como se muestra en la figura 2. ¿Existe
campo eléctrico en el interior de la esfera? Explique.
4. Cuando
disminuye el volumen de un gas contenido en un recipiente de paredes aislantes
se observa que la temperatura del gas aumenta. Por el contrario, cuando aumenta
el volumen se observa que la temperatura del gas disminuye.
Explique
estos dos hechos desde el punto de vista microscópico; esto es, considerando
que el gas está compuesto por moléculas.
5. Un
satélite artificial se encuentra en una órbita circular concéntrica y
coplanaria con el Ecuador terrestre. Observado desde la tierra el satélite permanece
estacionario.
¿Cuál es el
radio de la órbita del satélite y en que dirección recorre su órbita?
CONCURSO REGIONAL DE FISICA Y MATEMATICAS
V CONCURSO
PRIMER EXAMEN ESCRITO
1. Calcule la
masa de la tierra con los siguientes datos:
Constante
gravitacional: G =6.67 X10-11 Nm2/kg2
Aceleración
de la gravedad: g = 9.8 m/seg2
radio de la
tierra R = 6400 Km
2. Si alguien
le dijera que todas las dimensiones de todos los objetos se habían reducido a
la mitad del valor que tenían la víspera, ¿Cómo podría usted refutar este
aserto?
3. Sobre los
planos inclinados A y B se coloca una cadena de esferas equidistantes de masa M
cada una. Con respecto al vértice V, la cantidad de masa es distinta en cada
lado. ¿Jalan las esferas del plano A a las del B creando así un sistema de
movimiento perpetuo?
4. Diseña un
aparato para convertir energía solar en eléctrica.
5. Existe la
evidencia experimental que las galaxias se están alejando de la tierra con
velocidades que dependen de la distancia a la tierra. ¿Es ésta una evidencia a
favor de la concepción geocéntrica del universo?
6. ¿Mediante
qué combinación de resultados experimentales y razonamientos se podrá demostrar
que el color de la luz depende de su frecuencia?
7. Se colocan 4 cargas q iguales, en los vértices de un cuadrado de
lado L. ¿Qué carga colocada en el centro mantiene en equilibrio al sistema?
8. Un
recipiente contiene agua a 0°C y presión atmosférica. Otro recipiente contiene
agua con hielo a 0°C y presión
atmosférica siendo el nivel del agua el mismo que el del primer recipiente,
¿Contienen los dos recipientes el mismo número de moléculas?
CONCURSO REGIONAL DE FISICA Y MATEMATICAS
V CONCURSO
SEGUNDO EXAMEN ESCRITO
1. Un balín
se deja caer desde una altura h sobre la superficie de una alberca con agua.
Llega a la superficie del agua con velocidad V y desciende hasta el fondo con
esa misma velocidad. Después de un tiempo T, desde que se soltó, el balín toca
el fondo de la alberca.
Considere que
el valor de la gravedad es g para graficar:
a)
La posición del balín como una función del tiempo.
b)
La velocidad del balín como una función del tiempo.
c)
La aceleración del balín como una función del tiempo.
2. En una
habitación cerrada, totalmente revestida de espejos, se enciende una luz que
luego se apaga. ¿Sigue la luz reflejándose indefinidamente? Explique su
respuesta.
3. ¿Está
usted de acuerdo con el siguiente enunciado?
"Cuando
se ponen en contacto dos cuerpos que no están inicialmente en equilibrio
térmico la elevación de la temperatura del cuerpo más frío es igual a la caída
de temperatura del cuerpo más caliente"
Explique su
respuesta.
4.
(a) Una espira
cuadrada que tiene concertado un amperímetro se encuentra en presencia de un
campo magnético uniforme perpendicular al plano de la espira, como se muestra
en la figura 1. Si la espira se mueve a la derecha con velocidad constante
¿Marca alguna corriente el amperímetro? ¿Cuál es el sentido de la corriente?
(b) Si el campo
no es uniforme sino que su intensidad aumenta gradualmente hacia la derecha,
como se muestra en la figura 2, y la espira se mueve a la derecha con velocidad
constante ¿Marca alguna corriente el amperímetro? ¿Cuál es el sentido de la corriente?
5. Se tiene
un recipiente de forma cilíndrica, con área transversal A, semilleno de agua y
se tiene un cubo de hielo con un pedazo de corcho incrustado en su interior. El
volumen del cubo es V y el volumen del pedazo de corcho es Vc.
a)
Calcule el cambio en el nivel del agua al depositar
el cubo en el agua.
b)
Calcule el nuevo nivel del agua una vez que se ha
derretido el hielo y compare con el resultado anterior. Suponga conocidas las
densidades del agua ra del hielo rh y del corcho
rc.
XXI CONCURSO REGIONAL DE FISICA Y MATEMATICAS
CONCURSO DE FISICA
PRIMER EXAMEN
1. Dos trenes
viajan con velocidad de la misma magnitud y dirección, pero en sentidos
opuestos, de este a oeste, y de oeste a este, respectivamente. Suponiendo que
viajan sobre el mismo paralelo terrestre ¿ Cuál de los dos trenes tiene un peso aparente mayor?
Explique su respuesta. (recuerde que la tierra gira de oeste a este)
2. Un buzo
determinó la profundidad de un lago usando únicamente una probeta graduada:
¿Cómo logró
su objetivo? Explique su respuesta.
3. ¿Coincide
siempre la trayectoria del movimiento de una partícula cargada en un campo
electrostático con la línea de fuerza? Explique su respuesta.
4. Un objeto
se coloca frente a una lente convergente. ¿Qué pasa con la imagen en cada una
de las situaciones siguientes?
a)
Nada se interpone entre objeto y lente (figura a).
b)
Una pantalla opaca cubre la mitad inferior de la
lente (figura b)
c)
Una pantalla opaca cubre la mitad superior de la
lente (figura c)
En cada caso
construye la imagen del objeto.
5. Un vaso
contiene agua con cubos de hielo.
Explique
porque si se agita el vaso, el agua se enfría más rápidamente que si lo dejamos
en reposo.
XXI CONCURSO REGIONAL DE FISICA Y MATEMATICAS
CONCURSO DE FISICA
SEGUNDO EXAMEN
1. En la
pared posterior de un vagón hay un cuadro colgado de una cuerda apoyada en un
clavo. ¿Cómo se moverá el cuadro con relación al vagón si la cuerda se rompe?.
Considere los siguientes casos:
a)
La rapidez del vagón aumenta.
b)
La rapidez del vagón disminuye.
En ambos casos
la magnitud de la aceleración del vagón es a y el coeficiente de rozamiento del
cuadro con la pared del vagón es K.
2. Un
recipiente formado por la unión de dos tubos cilíndricos de distintos radio R1
y R2, abierto por los extremos; se coloca sobre una mesa y se vierte
por su extremo superior un líquido hasta una altura h, como se muestra en la
figura #1. Si el recipiente vacío tiene un peso W ¿Para qué valor de la
densidad del líquido la parte inferior del recipiente se separa de la mesa?
3. ¿Es
posible tener un arreglo fijo de cargas eléctricas considerando solo las
fuerzas electrostáticas entre ellas?. Explique su respuesta.
4. Se tienen
dos medios con índices de refracción n1 y n2
respectivamente como se muestra en la figura #2. Encuentre el ángulo de
incidencia para el cual el rayo refractado es perpendicular al reflejado.
5. ¿Por qué en verano los abanicos de techo se
hacen girar en un sentido y en invierno en sentido contrario?. Explique su
respuesta.
XXII CONCURSO REGIONAL DE FISICA
PRIMER EXAMEN ESCRITO
1. Dos
bloques de masa M y m (M > m), están sujetos a los extremos de un resorte.
El resorte se comprime bajo la acción de dos fuerzas iguales que actúan sobre
los bloques. Los bloques se colocan sobre una mesa como se muestra en la
figura. ¿Qué sucederá si las fuerzas F dejan de actuar?.
El
coeficiente de rozamiento de los bloques con la mesa es K. Considérese que K es
constante (no depende de la velocidad).
2. Considere
un dieléctrico (aislante) y una carga eléctrica como se muestra en la figura.
a)
Apoyándose en un dibujo, explique qué pasa con las
cargas del dieléctrico.
b)
¿Hay campo dentro del dieléctrico? Explique.
3.
En general la temperatura de
fusión de una sustancia depende de la presión a la que está sometida. En el
caso del agua, esta dependencia se muestra por medio de la curva de fusión de
la figura.
a)
Describa como varía la temperatura de fusión del agua
al cambiar la presión.
b)
Apoyándose en el inciso anterior: Explique la
experiencia común de hacer bolas de nieve comprimiendo mucho los copos de nieve
sueltos.
4. Sobre una
hoja blanca fueron escritas las palabras "perfecto" con tinta roja y
"bien" con tinta verde. Se toman dos vidrios uno verde y uno rojo.
a)
¿Con qué vidrio puede observarse con claridad la
palabra "perfecto"? Explique su respuesta.
5. La
velocidad del sonido en el aire es aproximadamente de 1220 Km/h. a una
velocidad de 120 Km/h.
b)
¿Será la velocidad del sonido de la sirena que usted
mide de 1340 Km/h? Explique.
c)
¿Cómo se puede distinguir entre una ambulancia que se
acerca de una que se aleja?
XXII CONCURSO REGIONAL DE FISICA
SEGUNDO EXAMEN ESCRITO
1. Una barra de longitud L,
cuya masa está uniformemente distribuida, experimenta la acción de dos fuerzas
F1 y F2 aplicadas en sus extremos y dirigidas
horizontalmente en sentidos opuestos, como se muestra en la figura. Calcular la
fuerza a que está sometida la barra en una sección que se encuentra a una
distancia l de uno de sus extremos.
2.
Consideremos una nube de desarrollo vertical típica de las tormentas de verano.
Dentro de la nube, por alguna razón que no es de relevancia para este problema,
se forman iones positivos y negativos: las cargas positivas son arrastradas
hacia arriba de la nube y dispersadas luego en la atmósfera, pero las negativas
se mantienen en la parte baja de la nube.
a)
¿ Qué sucede en la tierra y en el aire?
b)
Describa detalladamente el origen y desenvolvimiento
de las tormentas eléctricas.
3. Una fibra óptica es un
filamento de vidrio incrustado en un plástico de menor refractividad. Tomando
en cuenta que el índice de refracción del vidrio es nv y el del plástico es np, halle la
expresión para el máximo ángulo q al que puede entrar la luz a la fibra y recorrer
toda su longitud sin que se transmita al plástico. El caso está ilustrado en el
diagrama siguiente.
4. Cierta
cantidad de gas ideal realiza un proceso cíclico (1 2 3 1) cuya gráfica de
volumen contra temperatura se muestra en la figura.
a)
Haga la gráfica de presión contra volumen de éste proceso.
b)
Indique en cuales etapas del proceso el gas recibe
calor y en cuales lo cede.
5. Un tubo
flota en el agua en posición vertical como se muestra en la figura. La altura
del tubo que sobresale del agua es h. Dentro del tubo se vierte aceite de peso
específico p. ¿Cuál deberá ser la longitud del tubo para llenarlo totalmente de
aceite?
PRIMER EXAMEN ESCRITO XXIII CONCURSO REGIONAL DE FISICA
6 DE MAYO DE 1991
1. Considere
una región en el espacio vacío en la cual existe un campo eléctrico uniforme.
En cada punto del espacio asociado al vector del campo eléctrico existe un
valor del potencial eléctrico que depende de la posición. Después se introduce
un trozo de material conductor en la región del espacio en la cual existe el
campo eléctrico. Describa los efectos sobre el campo y el potencial de haber
introducido el conductor.
2. Una vela
lastrada (con un contrapeso) en su extremo inferior se coloca dentro de un
recipiente alto y lleno de agua, de tal forma que la vela flota con su extremo
superior sobresaliendo del agua. Enseguida se enciende la vela, mientras arde,
su peso disminuye constantemente. Lo que se observa es que la vela sigue
flotando mientras se consume. Explique este hecho.
3. Una
persona al ir jugando con una moneda, tropieza y como consecuencia la moneda
cae en una fuente llena de agua de profundidad H. Al tratar de sacar la moneda
la observa verticalmente. Explique porque la profundidad aparenta ser distinta.
4. Un tren
toma una curva a gran velocidad. Un hombre viajando en el tren deja caer un
objeto. Cuál será la trayectoria del objeto observada:
a)
Por el hombre del tren.
b)
Por un observador fijo en tierra colocado a un lado
del tren.
5. ¿Existe
diferencia en los tiempo de cocción de un huevo al nivel del mar y en la Cd. de
México?. Explique.
SEGUNDO EXAMEN
ESCRITO XXIII CONCURSO REGIONAL DE FISICA
7 DE MAYO DE 1991
1. Un hombre
de masa M atado a una cuerda elástica de constante K y longitud L, se deja caer
del borde de un puente muy alto. Encuentre la distancia máxima recorrida por el
hombre en su caída.
2. Sobre un
plano inclinado de ángulo a se coloca un bloque de masa m. ¿Qué aceleración
deberá tener el plano inclinado en la dirección horizontal para que el bloque
se mantenga sobre el plano bajando verticalmente con aceleración g?.
3. Una forma de
construir un dispositivo con 2 puntos cuya separación permanece constante a
pesar de las variaciones de temperatura, es utilizar 2 varillas con diferentes
coeficientes de dilatación en la posición que se indica en la figura.
Las 2 varillas
están unidas en uno de sus extremos. ¿Cómo debe ser la razón entre sus
longitudes LA/LB para que L permanezca constante a
cualquier temperatura?.
4. Un cuerpo
de masa m y de carga +Q es lanzado con una velocidad inicial vO y
formando un ángulo a con la horizontal. El cuerpo se mueve
simultáneamente en el campo gravitorio y en un campo eléctrico homogéneo
(uniforme) de intensidad E. Las líneas de fuerza de los 2 campos están
dirigidas verticalmente hacia abajo. Encuentre:
a)
El tiempo de vuelo.
b)
El alcance horizontal del cuerpo.
c)
La altura máxima alcanzada.
5. Considere
la siguiente figura, en donde se muestra una lente delgada negativa, uno de sus
focos y la posición de un objeto. Encuentre la imagen del objeto.
XXIV CONCURSO REGIONAL DE FISICA
PRIMER EXAMEN ESCRITO
1. Especifique las fuerzas
que intervienen en las siguientes situaciones:
a)
Cuerpo que describe una trayectoria parabólica cerca
de la superficie terrestre.
b)
Cuerpo atado al extremo
libre de un resorte, restringido a moverse sobre una superficie horizontal.
c)
Cuerpo que describe una trayectoria circular.
d)
Dos cuerpos de masa m y carga q suspendidos mediante
dos cuerdas.
2. Explique
por que un avión que vuela a gran altura y muy rápido, al ser observado por una
persona desde tierra, parece que se desplaza lentamente.
3. En un vagón, abierto por
su parte superior, se coloca una pequeña varilla de plástico flexible con una
bolita de corcho en uno de sus extremos y el otro se fija al piso del vagón.
Cuando el vagón está en reposo, la varilla está perpendicular al piso (figura
A). Si el vagón se mueve hacia la derecha con una aceleración pequeña d, la
varilla se desvía de la vertical (figura B). Si ahora el vagón se le hecha agua
hasta rebasar la altura del corcho, se
observa que la desviación de la varilla es como se ilustra en la figura C.
¿ Cómo se
explica la situación de las figuras B y
C?
4. ¿ Qué
efecto tiene un abanico en la temperatura del aire de una habitación?.
5. Un pequeño imán es
soltado en caí da libre a través de una espira conectada a un medidor de
corriente eléctrica (ver figura a) ¿Qué se observa en el medidor? La
aceleración del imán ¿es mayor o menor que g?. Suponga ahora que el imán está
sujeto a un resorte que oscila dentro de la espira (ver figura b). Describa lo
que se observa en el medidor y como es la aceleración del imán.
XXIV CONCURSO REGIONAL DE FISICA
SEGUNDO EXAMEN ESCRITO
1. La luz al
pasar de un medio óptico a otro se refleja parcialmente, sin embargo hay un
ángulo para el cual la reflexión es total. El valor del ángulo para lo cual
sucede esto, al pasar la luz de vidrio (na = 1.50) a
agua (na = 1.33).
2. El plomo
tiene un calor específico de 0.03 cal/gr°C, un calor
de fusión de 5.86 cal/gr y se funde a 327°C. A que rapidez
debe ir una bala de plomo para que se funda al chocar con una pared dura.
Suponer que la pared no absorbe calor apreciablemente y que la temperatura de
la bala antes de chocar con la pared es de 30°C. (El
equivalente mecánico del calor es 4.187 Joule/caloria).
3. Con dos
focos iguales y una batería de voltaje Vo, construya el circuito que
proporciona mas iluminación sabiendo que la potencia disipada por cada foco es
P = RI2, donde I es la corriente que pasa por el foco y R la
resistencia del mismo.
4. Un
"jardinero derecho" se encuentra a 60 metros del "home". En
el momento preciso es que él lanza la
bola hacia el "home", un corredor deja la tercera base y tarda 3.5
segundos en llegar al "home". Si la altura máxima alcanzada por la
pelota es 19.2 metros, ¿Será puesto "out" el corredor jugador?
Justifica numéricamente la respuesta.
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Dios Te bendiga