FÍSICA ANUAL UNI 2014 PARTE 4 [PDF DRIVE]

Vista previa del material en texto

4
Preguntas Propuestas
. . .
2
Física
Gravitación universal
1. Si una persona es llevada a un planeta cuya 
masa es 6 veces la masa de la Tierra y su radio 
es 3 veces el radio terrestre, determine su peso 
en la superficie de dicho planeta. (Considere 
que el peso de la persona en la superficie de 
la Tierra es P).
A) P/2 
B) P/3 
C) 2/3P
D) P/5 
E) 2/5P
2. Determine la distancia entre el centro de la 
Tierra y la posición en la cual un cuerpo de 
masa m se encuentra en equilibrio. Considere 
que dicha posición se encuentra sobre la línea 
que une la Tierra y la Luna.
 MT: masa dela Tierra
 ML: masa de la Luna
 d: separación entre ellos
A) d
M
M
T
L
⋅ 
B) d
M
M
L
T
⋅ 
C) 
d
M
M
T
L
1+
D) 
d
M
M
L
T
1+ 
E) 
d
M
M
L
T
1−
3. Determine la rapidez con que orbita el satélite 
alrededor del planeta, tal como se muestra.
 ( g: intensidad del campo gravitatorio en la su-
perficie del planeta)
 (R: radio del planeta)
satélite
R
A) gR 
B) 2
2
gR 
C) 
gR
2
D) 3gR 
E) 2gR
4. Si S=L2 (el área de la elipse que describe el 
planeta es 12L2) y el planeta al ir de A a B tarda 
3 meses, determine el periodo de dicho plane-
ta alrededor de la estrella.
B
A
SS
A) 8 meses
B) 18 meses
C) 10 meses
D) 12 meses
E) 15 meses
3
Física
5. El área sombreada representa el 10% del área 
de la elipse. Si el planeta emplea 9 meses en 
ir de M a N pasando por A, determine cuántos 
meses emplea en realizar cuatro vueltas alre-
dedor de la estrella. (O: centro de la elipse).
N
M
O A
A) 30 B) 60 C) 80
D) 40 E) 50
6. El gráfico nos muestra dos satélites orbitando 
en torno de un planeta, describiendo trayec-
torias circunferenciales. El satélite (1) emplea 
un tiempo t en ir de un punto a otro diame-
tralmente opuesto de su trayectoria. ¿Cuánto 
tarda el satélite (2) en barrer las 3/4 partes de 
su trayectoria? (R2=3R1)
R1
R2
(1)
(2)
A) 3 3t B) 9
2
3t C) 4 3t
D) 5 3t E) 10 3t
7. Dos planetas giran alrededor del Sol con perio-
dos de 2 años y 16 años, respectivamente. Si la 
distancia entre el Sol y el planeta más cercano 
a él es d, ¿cuál sería la mínima distancia entre 
los planetas?
A) 4d B) 5d C) 7d
D) 3d E) 2d
8. Un cuerpo es soltado desde una altura de 
7RT respecto de la superficie de un planeta 
de radio 2RT, llegando a dicha superficie con 
una rapidez igual al doble de lo que tendría 
si hubiese sido soltado en la Tierra desde la 
misma altura. Determine la relación entre la 
masa de la Tierra y la del planeta (RT: radio de 
la Tierra).
A) 1/9 B) 1/8 C) 3/8
D) 44/81 E) 11/81
9. Con relación al movimiento de un satélite arti-
ficial alrededor de la Tierra, indique verdadero 
(V) o falso (F) en las siguientes proposiciones.
 I. La energía cinética del satélite es máxima 
en el perigeo.
 II. La energía potencial gravitatoria del siste-
ma es mínima cuando el satélite pasa por 
el apogeo.
 III. La máxima aceleración del satélite se da en 
el apogeo.
A) VVF B) VVV C) FVF
D) VFF E) FFV
10. Se muestra 2 partículas, aisladas de igual masa 
m, determine V para que las partículas logren 
estar separadas 2d como máximo.
d
v0=0 v
A) Gm
d
 B) 
2Gm
d C) 
3Gm
d
D) 
2Gm
d
 E) 
5Gm
d
. . .
4
Física
Oscilaciones I
11. Un bloque unido a un resorte K =


100
27
N/m 
 realiza un MAS con una amplitud de 15 cm 
cuando la posición es igual a la mitad de la 
amplitud la rapidez del bloque es de 25 cm/s. 
Determine la masa del bloque.
A) 1 kg B) 2 kg C) 3 kg
D) 4 kg E) 5 kg
12. Una partícula realiza un MAS a lo largo del eje 
X entre los puntos x=+0,2 m y x=– 0,2 m. En 
el tiempo t=0, la partícula está en x=+0,2 m 
y su velocidad es nula. Si el periodo de su mo-
vimiento es 1,2 s; ¿en qué tiempo la partícula 
alcanzará el punto x=– 0,1 m?
A) 0,1 s B) 0,2 s C) 0,3 s
D) 0,4 s E) 0,5 s
13. Una partícula realiza un movimiento armónico 
simple, descrito por la ecuación 
 y t

= +4 0 5sen( , )π donde todas las cantidades 
tiene unidades en el SI. ¿Después de qué 
tiempo la partícula realiza 3 oscilaciones?
A) 2π s B) 8π s C) 6π s
D) 10π s E) 4π s
14. Una partícula unida a un resorte de K=20 N/m 
experimenta un MAS en un plano horizontal de 
acuerdo a la ecuación x t m

= +0 2 10 0, sen( )θ . 
Determine el módulo de la fuerza elástica en 
el instante que la rapidez de la partícula sea 
la mitad de su valor máximo. (t se expresa en 
segundos).
A) 3 N B) 6 N C) 4 3 N
D) 2 3 N E) 3 N
15. Un bloque de 4 kg oscila tal como se muestra. 
Si la ecuación de su movimiento es:
 
x
t
m

= +



2
2 3
sen
π
 Determine el módulo de la fuerza máxima que 
actúa sobre este y la constante K.
 
liso
A) 1 N; 10 N/m B) 3 N; 20 N/m
C) 2 N; 1 N/m
D) 4 N; 2 N/m E) 5 N; 15 N/m
16. En el instante mostrado el dinamómetro regis-
tra una lectura de 80 N. Al cortar la cuerda el 
bloque liso realiza oscilaciones, en donde la 
rapidez máxima es 16 m/s. Determine la ecua-
ción de la aceleración. (K=200 N/m).
 
K
A) a t

= − +



640 40
30
2
2sen m/s
B) a t

= − +( )320 40 2sen π m/s
C) a t

= − +



640 40
4
2cos
π
m/s
D) a t

= − ( )640 40 2cos m/s
E) a t

= − +( )320 20 2sen π m/s
17. En la figura muestra un bloque en reposo. A 
partir de la posición mostrada al bloque se le 
comunica una velocidad v i
� �= +1 5, ( )π m/s y 
empieza a oscilar; realizando 10 oscilaciones 
en 4 s. Determine la ecuación de la posición 
del bloque.
 
K
x=0x=0
liso
X
A) x t

= +



60 2 5
4
sen , π π cm
B) x t

= +( )30 5sen π π cm
C) x t

= ( )30 5sen π cm
D) x t

= +



60 2 5
2
sen , π π cm
E) x t

= +



30 5
3
2
sen π π cm
5
Física
18. Se muestra la gráfica x

 vs. t de un oscilador 
armónico. Si la rapidez máxima del oscilador 
es π m/s, determine la ecuación de la posición.
 
X(m)
t(s)0,5
0
– A
+A
3,5
A 2
2
A) x t m

= +



3
3
3
4
sen
π π
B) x t m

= +



3
6 4
sen
π π
C) x t m

= +



6
3 2
sen
π π
D) x t m

= +



3
2 4
sen
π π
E) x t m

= +



6
3
3
4
sen
π π
19. Se muestra un resorte unido a un bloque en 
equilibrio. Si este es desplazado lentamente 20 
cm hacia la derecha y luego es soltado, calcule 
su energía cinética cuando no presenta acele-
ración. (K=200 N/m).
P.E.
A) 2 J 
B) 5 J 
C) 3 J
D) 4 J 
E) 8 J
20. Se tiene un oscilador armónico cuya amplitud 
es A. Determine en qué posiciones la energía 
cinética del bloque es igual a la energía 
potencial del resorte.
X
A) +A; – A B) 
+ −A A
2 2
; C) 
+ −A A
2 2
;
D) 
+ −A A
3 3
; E) 
+ −A A
3 3
;
Oscilaciones II - ondas mecánicas I
21. En la Tierra un péndulo tiene un periodo de 
2 s. Cuando se le hace oscilar en la superficie 
de otro planeta, el periodo de oscilación es 
6 s. ¿Cuál es le módulo de la aceleración de la 
gravedad en este planeta?
 ( g

: aceleración de la gravedad en la Tierra)
A) g/2 B) g/3 C) g/6
D) g/9 E) g
22. Se tienen dos péndulos de longitud 1 y 2, cu-
yos periodos están en relación de 1 a 4. ¿Cuál 
es la relación de 

1
2
?
A) 1 B) 1/4 C) 5
D) 16 E) 1/16
23. Determine la longitud de un péndulo simple 
si al aumentar su longitud en 1 m su periodo 
aumenta en 0,4 s. Considere g=π2 m/s2.
A) 2,4 m
B) 3,4 m
C) 3,57 m
D) 4,76 m
E) 5,76 m
. . .
6
Física
24. Dos péndulos se sueltan simultáneamente en 
las posiciones mostradas. Indique verdadero 
(V) o falso (F) según corresponda.

m
3º 
2m
6º
 I. El cuerpo de masa 2m llega primero la posi-
ción más baja.
 II. Como la amplitud angular del segundo pén-
dulo es el doble del primero, entonces, su 
periodo también es el doble.
 III. La rapidez máxima de 2m es mayor a la ra-
pidez máxima de m.
A) VVV
B) FFF 
C) FFV
D) VVF 
E) VFV
25. Indique la veracidad (V) o falsedad (F) para las 
siguientes proposiciones.
 I. Cuando el sonido se propaga en el aire 
(en las mismas condiciones) lo hace con 
rapidez constante.II. En una onda mecánica longitudinal las 
partículas del medio oscilan paralelamente 
a la dirección de propagación de la OM.
 III. La rapidez de propagación de la OM es la 
misma de las partículas del medio.
A) VVF 
B) VVV 
C) FFF
D) VFF 
E) FFV
26. Se muestra el perfil de una onda que se propa-
ga hacia la izquierda a lo largo de una cuerda, 
de manera que el punto P de la cuerda realiza 
durante 1 minuto 15 oscilaciones. Calcule la 
rapidez de propagación de la onda.
12 cm
v
P
A) 3 cm/s B) 4 cm/s C) 10 cm/s
D) 6 cm/s E) 2 cm/s
27. Se muestra una onda armónica que se propaga 
hacia la derecha con una rapidez de 5 m/s. 
Determine el periodo de las oscilaciones.
X(cm)
Y(cm)
+A
– A
0 6
A) 2 ms B) 4 ms C) 6 ms
D) 8 ms E) 12 ms
28. Uno de los extremos de una cuerda tensa, de 
3 m de longitud, oscila transversalmente con 
una frecuencia de 60 Hz. Las ondas genera-
das alcanzan el otro extremo de la cuerda en 
0,25 s. Determine la rapidez de propagación y 
la longitud de onda.
A) 12 m/s; 0,2 m
B) 6 m/s; 0,1 m
C) 8 m/s; 0,3 m
D) 3 m/s; 0,2 m
E) 12 m/s; 0,3 m
7
Física
29. Al lado de un observador sentado en la orilla 
de un lago pasaron 4 crestas de onda en el 
transcurso de 5 s. Si la primera cresta dista 
de la tercera 12 m, determine la rapidez de 
propagación de la onda y su frecuencia.
A) 1,8 m/s; 0,6 Hz
B) 2,4 m/s; 3,6 Hz
C) 2,4 m/s; 1,8 Hz
D) 3,6 m/s; 0,6 Hz
E) 3,6 m/s; 0,9 Hz
30. En un punto P de la superficie del agua en un 
estanque, se dejan caer gotas de agua a razón de 
80 gotas por minuto, lo que da lugar a una onda 
que se propaga con una velocidad de +0,8 m/s y 
una amplitud de 0,3 cm. Determine la distancia 
entre dos crestas sucesivas de la onda.
A) 0,3 m 
B) 0,6 m 
C) 0,7 m
D) 0,8 m 
E) 0,5 m
Ondas mecánicas II
31. La función de onda de una onda armónica es
 
y t x m

= − +



0 02 10
2
, sen π π π
 donde x se expresa en metros y t en segundos. 
Determine la velocidad de propagación y la elon-
gación del punto x=2 m en el instante t=3 s.
A) +10 m/s; – 0,02 m
B) +10 m/s; +0,01 m
C) – 10 m/s; +0,02 m
D) +10 m/s; +0,02 m
E) – 5 m/s; +0,01 m
32. Una onda tiene la siguiente función de onda, 
en unidades SI 
 
y x t

= − +



0 05 4 20
1
4
, senπ
 Determine la rapidez de propagación y la fase 
inicial.
A) 5
3
m/s rad;
≠
 
B) 5
4
m/s rad;
≠
 
C) 5
8
m/s rad;
≠
D) 10
8
m/s rad;
≠
 
E) 20
2
m/s rad;
≠
33. En una cuerda se generan ondas transversales. 
En el gráfico se muestra el perfil de dicha onda 
en el instante t=0. Si la masa de la cuerda es 
400 g y tiene una longitud de 80 cm, además 
el módulo de la tensión en la cuerda es 32 N; 
defina la función de onda.
– 4
4
1,5
t=0 vonda
Y(cm)
X(m)
A) y t
x
= + +



4 2
4
3 6
1
4
sen π cm
B) y t
x = − +



4 2 0 5
3
1
2
sen ,π cm
C) y t
x = − +



4 2 0 75
3
1
4
sen ,π cm
D) y t
x
= + +



4 2 0 75
6
1
4
sen ,π cm
E) y t
x = − +



4 2 0 5
3
1
4
sen ,π cm
. . .
8
Física
34. Se muestra el perfil de una onda transversal, 
en t=0, a lo largo de una cuerda de 4 m y 
0,5 kg. Si la tensión de la cuerda es de 12,5 N; 
determine la función de onda para una fre-
cuencia de 2,5 Hz y en unidades SI.
 
v
0,05
t=0
0,03
– 0,05
Y(m)
X(m)
A) y t x

= − +



0 05 2
143
180
, sen π π π
B) y t x

= − +



0 05 4 2
127
180
, sen π π π
C) y t x

= − +



0 05 2
127
180
, sen π π π
D) y t
x = − +



0 05 5
2
143
180
, sen π π π
E) y t
x = − +



0 05 5
2
53
180
, sen π π π
35. Una partícula del medio donde se propaga una 
onda transversal realiza 90 oscilaciones en un 
minuto y logra alcanzar una rapidez máxima 
de 3π/2 m/s. Determine la función de onda, 
cuyo perfil se muestra para t=1/9 s.
 
10
A
– A
5
3
Y(m)
X(m)
A
2
t= s1
9 v
A) y t x m

= − +



0 2 3 4
1
2
, senπ
B) y
t x
m

= − +



0 5 2
3
2 4
1
4
, sen π
C) y
t x
m

= − +



0 4 2
3
2 4
1
2
, sen π
D) y t x m

= − −



0 2 2 2
1
2
, sen π
E) y t x m

= − +



0 4 2
1
2
, sen π
36. En la figura se observa el perfil de una onda 
que se propaga en una cuerda horizontal. 
Determine la veracidad (V) o falsedad (F) de 
las siguientes proposiciones.
vonda
P R
Q
 I. La rapidez del punto Q es cero.
 II. Para el instante mostrado la velocidad del 
punto P esta dirigida hacia la derecha.
 III. En el instante mostrado la velocidad del 
punto R está dirigida hacia arriba.
A) FVF B) VFV C) VVF
D) FFF E) VVV
37. En el gráfico se muestra una diapasón y una 
cuerda. Al golpear el diapasón, este vibra 
generando una onda, en la cuerda de 100 g. 
Sabiendo que la tensión en la cuerda es 50 N, 
calcule el tiempo que tarda la onda en llegar al 
otro extremo.
5 m
A) 0,9 s B) 0,7 s C) 0,3 s
D) 0,5 s E) 0,1 s
9
Física
38. Se tiene una cuerda de 4 m y de 0,2 kg. Un 
pulso transversal de onda se produce al agitar 
un extremo de la cuerda tensa. Si el pulso 
hace cuatro viajes de ida y vuelta a lo largo de 
la cuerda en 0,8 s; determine el módulo de la 
tensión en la cuerda.
A) 20 N B) 25 N C) 30 N
D) 40 N E) 80 N
39. En una cuerda se propaga un pulso de tal 
forma que tarda 0,5 s en viajar de A hasta B. 
Si la masa del bloque es 900 g, determine la 
densidad lineal de la cuerda. ( g=10 m/s2).
 (considere h: despreciable)
2,5 m
h
v
B
A
A) 0,18 kg/m 
B) 0,36 kg/m 
C) 0,24 kg/m
D) 0,12 kg/m 
E) 0,48 kg/m
40. Con relación a la rapidez de propagación de 
una onda, señale lo correcto.
 I. La rapidez de una onda depende del medio 
en cual se propaga.
 II. Si una cuerda tuviera mayor masa por uni-
dad de longitud, la rapidez de la onda sería 
menor.
 III. Cuanto más tensa se halle una cuerda, 
tanto mayor será la rapidez de la onda en la 
cuerda.
A) solo I B) solo II C) I, II y III
D) I y II E) II y III
Hidrostática I
41. Un bloque cúbico ejerce una presión, sobre la 
superficie horizontal, de 100 Pa. Determine la 
masa del bloque. ( g=10 m/s2).
A) 0,5 kg
B) 0,25 kg 
g 0,5 m
C) 5 kg
D) 2,5 kg
E) 25 kg
42. En la posición A el buzo soporta una presión total 
de 2 atm. Si el buzo debe sumergirse hasta una 
cueva en la posición B, ¿qué profundidad debe 
sumergirse? Considere que la presión total en B 
es 4,5 atm. ( g=10 m/s2, 1atm= 105Pa).
AA
aguaagua BB
A) 30 m B) 10 m C) 15 m
D) 20 m E) 25 m
43. En el esquema mostrado la diferencia de pre-
sión entre B y A es 5 kPa. Determine el ángulo θ 
considere ( g=10 m/s2).
r=1 m
O
θ
AA
BB
H2OH2O
A) 16º B) 30º C) 45º
D) 60º E) 74º
. . .
10
Física
44. Determine la presión hidrostática en el punto A 
del gráfico mostrado. 
 ( g=10 m/s2; ρHg=13,6 g/cm
3)
A) 9,6 kPa 
B) 18,6 kPa 
AA
5 cm
5 cm
H2OH2O
HgHg
C) 21,9 kPa
D) 7,3 kPa 
E) 14,6 kPa
45. En un tubo se ha introducido agua. Determine 
la altura máxima H de la columna de agua que 
se puede tener en equilibrio dentro del tubo.
 ( g=10 m/s2; Patm=10
5 Pa)
 
H
vacío
H2OH2O
A) 5 m B) 10 m C) 15 m
D) 20 m E) 18 m
46. En el tubo circular se encuentra los líquidos 
(A) y (B), ambos inmiscibles. Determine la 
densidad del líquido (A), si la densidad del lí-
quido (B) es de 1000 kg/m3.
A) 550 kg/m3
B) 650 kg/m3 
37º53º
r
(B)(B)
(A)(A)
gas
tapa
C) 750 kg/m3
D) 950 kg/m3
E) 700 kg/m3
47. En la figura mostrada, determine la presión 
que ejerce el gas. (ρA=0,5 g/cm
3; g=10 m/s2, 
Patm=10
5 Pa).
 
H2OH2O
50 cm
25 cm
AA
gasgas
A) 100 kPa 
B) 105 kPa 
C) 205 kPa
D) 90 kPa 
E) 120 kPa
48. En la figura se muestra un bloque de 90 kg 
colocado sobre una plataforma móvil de 
1500 cm2 de área y masa despreciable. Deter-
mine el valor de h si el sistema está en equili-
brio, desprecie todo rozamiento.
 
h
aguaagua
plataforma
A) 0,6 m
B) 0,4 m 
C) 0,7 m
D) 60 m 
E) 0,06 m
11
Física
Claves
01 - C 
02 - D 
03 - B 
04 - B 
05 - B 
06 - B 
07 - D 
08 - A
09 - D 
10- B 
11 - A 
12 - D 
13 - C 
14 - D 
15 - C 
16 - D
17 - C 
18 - A 
19 - D 
20 - C 
21 - D 
22 - E 
23 - D 
24 - C
25 - A 
26 - D 
27 - E 
28 - A 
29 - D 
30 - B 
31 - D 
32 - B
33 - A 
34 - D 
35 - B 
36 - B 
37 - E 
38 - E 
39 - B 
40 - C
41 - D 
42 - E 
43 - B 
44 - D 
45 - B 
46 - C 
47 - B 
48 - A
49 - C 
50 - B
49. En el recipiente mostrado se tiene agua en 
reposo. Indique las proposiciones verdaderas 
(V) o falsas (F).
 
g
AA 30º
B
P
AP=50 cm
 I. PA > PB
 II.La presión hidrostática en P es nula.
 III. La presión hidrostática en A es 2,5 kPa.
A) FFV 
B) FFF
C) FVV
D) VVV
E) FVF
50. Una compuerta rectangular de dimensiones 
OA=50 cm y OB=20 cm se encuentra apoyada 
en una articulación ubicada en la arista OA y 
parcialmente en contacto con agua. Sabien-
do que el resorte horizontal está comprimido 
2 cm y que la compuerta está ubicado vertical-
mente, determine h. ( g=10 m/s2).
 
g
h
K=900 N/m
A
OO
A) 0,35 m B) 0,3 m C) 0,4 m
D) 0,26 m E) 0,1 m