FÍSICA ANUAL UNI 2014 PARTE 5 [PDF DRIVE]

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5
Preguntas Propuestas
. . .
2
Física
Hidrostática II
1. En el sistema mecánico mostrado, los émbo-
los 1 y 2 son lisos y de masa despreciable. De-
termine el módulo de F

 que permita mantener 
el equilibrio del sistema. Desprecie la masa de 
la barra. (m=300 kg; A2=20A1; g=10 m/s
2)
 
(1)
(2)
mm
F3a 2a
A) 150 N
B) 200 N
C) 250 N
D) 300 N
E) 400 N
2. Un bloque homogéneo de 3 kg flota libremen-
te en un líquido con el 25% de su volumen fue-
ra del líquido. ¿Cuál será el módulo de la fuerza 
necesaria que se debe aplicar sobre el bloque 
para mantenerlo totalmente sumergido?
 ( g=10 m/s2)
A) 10 N B) 15 N C) 20 N
D) 25 N E) 30 N
3. Un cuerpo pesa 40 N en el aire. Si su peso apa-
rente es 35 N cuando está totalmente sumer-
gido en el agua, ¿cuál es la densidad de dicho 
cuerpo? ( g=10 m/s2)
A) 4 g/cm3 B) 5 g/cm3 C) 6 g/cm3
D) 8 g/cm3 E) 2 g/cm3
4. En un gran estanque con agua, un cubo de 
20 cm de lado, flota inicialmente como mues-
tra el gráfico I. Luego, sobre el se coloca un 
bloque de masa m y queda en equilibrio como 
se muestra en el gráfico II. Determine m. 
 ( g=10 m/s2)
 
(I)
10 cm
10 cm
(II)
5 cm
m
A) 1 kg
B) 2 kg
C) 3 kg
D) 4 kg
E) 5 kg
5. El gráfico muestra dos situaciones en las que 
un sistema recipiente-bloque se mantiene en 
reposo. Determine h1/h2.
 Considere que mrec=3mbloq; rbloq=3rlíq
 
h2
(II)
h1
(I)
A) 9/8 B) 8/7 C) 12/11
D) 13/12 E) 15/14
3
Física
6. Una esfera pequeña es soltada desde el fondo 
de una piscina de 2 m de profundidad. ¿Hasta 
qué altura, respecto de la superficie del agua, 
logra ascender como máximo? (ragua=2resfera)
A) 1 m B) 2 m C) 3 m
D) 4 m E) 5 m
7. La esfera que se muestra, es homogénea y 
presenta un volumen de 0,03 m3 y una densi-
dad de 1600 kg/m3. Si permanece en reposo 
sumergida en aceite de densidad 800 kg/m3, 
determine el módulo de la fuerza que le ejerce 
la pared lisa. (g=10 m/s2)
 
37º
r
A) 120 N B) 160 N C) 180 N
D) 200 N E) 240 N
8. El sistema formado por las esferas A y B, de 
400 cm3 cada una, permanece en equilibrio. Si 
la densidad de A y B es de 200 kg/m3 y 1800 kg/m3, 
respectivamente. Determine el módulo de la 
tensión en la cuerda que las une. ( g=10 m/s2)
 
A
B
A) 1,2 N B) 1,8 N C) 2,4 N
D) 3,2 N E) 3,6 N
9. La barra homogénea mostrada, de longitud 
6, permanece en reposo. Si la densidad del 
líquido es r, ¿cuál es la densidad de la barra?
 
2
A) 5
6
ρ B) 
6
7
ρ C) 7
8
ρ
D) 
8
9
ρ E) 9
10
ρ
10. Se muestra una barra de sección transversal 
constante, constituida de dos materiales A y B. 
Si la barra permanece en equilibrio, determine 
la densidad del líquido. (rA=r; rB=4r)
 
L
L
(A)
(B)
A) 1,25r
B) 2,25r
C) 3,25r
D) 3,75r
E) 4,25r
. . .
4
Física
Fenómenos térmicos I
11. Dentro de un recipiente cuyo equivalente en 
agua es 10 g se tiene m gramos de agua a 10 ºC. 
Si se le hace ingresar 20 g de agua a 90 ºC se tie-
ne que el equilibrio térmico es 50 ºC, calcule m.
A) 5 g B) 10 g C) 15 g
D) 20 g E) 25 g
12. En un recipiente cuya capacidad calorífica es 
despreciable se tiene 0,22 de agua a 20 ºC. Si 
dentro del recipiente se coloca una muestra 
de metal de 0,5 kg a 110 ºC, calcule la tempe-
ratura de equilibrio.
 (Ce metal=0,22 cal/g ºC)
A) 27 ºC
B) 35 ºC
C) 50 ºC
D) 85 ºC
E) 90 ºC
13. Dentro de un recipiente de capacidad calorífica 
despreciable se tiene 0,2 de agua a 8 ºC. Si se 
introduce un metal a 10 ºC, la temperatura de 
equilibrio es 25 ºC, calcule la masa del metal.
 (Ce metal=0,5 cal/g ºC)
A) 50 g B) 400 g C) 150 g
D) 200 g E) 250 g
14. Para beber 0,2 de agua se mezclan dos mues-
tra de agua. Una que contiene 0,05 a 8 ºC y la 
otra se encuentra a 20 ºC. Si la mezcla se hace 
en un recipiente cuya capacidad calorífica es 
despreciable, calcule a que temperatura se en-
cuentra la mezcla, en equilibrio térmico.
A) 14 ºC
B) 10 ºC
C) 13 ºC
D) 15 ºC
E) 17 ºC
15. Dentro de un recipiente de capacidad calorífi-
ca C=80 cal/ºC, se tiene 0,2 de agua a 25 ºC. 
Si le absorbe 5,6 kcal, calcule la temperatura 
final del sistema.
A) 15 ºC B) 35 ºC C) 20 ºC
D) 5 ºC E) 45 ºC
16. Se tiene 30 g de un metal a 130 ºC el cual se 
introduce en un recipiente de capacidad ca-
lorífica despreciable que contiene un líquido 
a 10 ºC. Si luego de un determinado intervalo 
de tiempo el metal presenta 80 ºC y el líquido 
35 ºC, calcule cuanto calor cede el metal hasta 
que llega al equilibrio térmico. 
 (Ce metal=0,22 cal/g ºC)
A) 528 cal
B) 492 cal
C) 327 cal
D) 674 cal
E) 828 cal
17. Se tienen dos esferas macizas A y B del mismo 
material de radio r y 2r, respectivamente. Si la 
temperatura inicial de la esfera A es – 10 ºC y 
de la esfera B es 80 ºC, calcule la temperatura 
de equilibrio.
A) 50 ºC B) 55 ºC C) 60 ºC
D) 75 ºC E) 70 ºC
5
Física
18. Un bloque metálico de 8 kg soldado a un re-
sorte es soltado en la posición que se muestra. 
Si cuando pasa por la posición x

= 0 el bloque 
presenta una rapidez de 5 m/s y además se 
temperatura se incrementó en 0,09 ºC, calcule 
su calor específico. (1 J=0,24 cal)
 
v=0 µ
K=800 N/m
x=0
1 m
A) 0,36 cal/g ºC
B) 0,80 cal/g ºC
C) 0,56 cal/g ºC
D) 0,26 cal/g ºC
E) 0,10 cal/g ºC
19. Dos sustancias de masas iguales a 1 kg cu-
yos calores específicos son Ce=0,1 cal/g ºC y 
Ce=0,05 cal/g ºC, respectivamente se encuen-
tran a 10 ºC. Si en forma independiente se le 
suministra calor a razón de 100 cal por segun-
do. Determine luego de cuánto tiempo la dife-
rencia de sus temperaturas será de 50 ºC.
A) 10 s B) 20 s C) 30 s
D) 40 s E) 50 s
20. Una bala de plomo que se desplaza con una 
rapidez de 400 m/s choca contra una pared, 
si se considera que solo el 95% de su energía 
cinética se disipa al medio ambiente. Halle la 
variación de temperatura que experimenta la 
bala. (Ce=0,03 cal/g ºC)
A) 50 ºC B) 35 ºC C) 32 ºC
D) 40 ºC E) 30 ºC
Fenómenos térmicos II
21. ¿Qué cantidad de calor se requiere para que 
una muestra de 60 g de agua a – 10 ºC se lleve 
a 40 ºC?
A) 2400 cal
B) 4800 cal
C) 7200 cal
D) 7500 cal
E) 8000 cal
22. Se le suministra calor uniformemente a un 
bloque de hielo a – 10 ºC. Luego de 90 s esta 
muestra presenta una temperatura de 5 ºC, 
¿cuánto tiempo duró el cambio de fase?
A) 20 s B) 60 s C) 70 s
D) 80 s E) 90 s
23. La gráfica muestra el comportamiento de la 
temperatura de cierta muestra de agua, con-
forme se le suministra calor. Determine la tem-
peratura final de la muestra.
 
– 20
Q1 20 24O
Tf
T(ºC)
Q(Kcal)
A) 10 ºC
B) 14 ºC
C) 16 ºC
D) 18 ºC
E) 20 ºC
. . .
6
Física
24. Una muestra sólida (Ce=0,4 cal/g ºC), inicial-
mente a 20 ºC tiene una temperatura de fusión 
de 200 ºC. La gráfica muestra como varía su 
temperatura conforme se le suministra calor. 
Determine qué porcentaje de la muestra se lo-
gra fusionar. (Lfus=50 cal/g)
 0 9 14
20
T(ºC)
Q (kcal)
A) 20 % B) 25 % C) 40 %
D) 50 % E) 80 %
25. Un bloque cúbico metálico de 10 kg, es sa-
cado de un horno y colocado sobre un gran 
bloque de hilo a 0 ºC. Si la temperatura inicial 
del bloque fue de 24 ºC, determine la arista del 
bloque, de modo que éste logre hundirse total-
mente en el hielo.
 (Ce metal=0,3 cal/g ºC; ρhielo=0,9 g/cm
3)
A) 10 cm
B) 20 cm
C) 30 cm
D) 40 cm
E) 25 cm
26. En un recipiente de capacidad calorífica des-
preciable se tiene 10 g de hielo y 36 g de agua 
líquida, ambos se equilibrio térmico. Luego se 
inyectan 20 g de vapor de agua a 100 ºC, deter-
mine la cantidad de agua líquida en el equili-
brio térmico.
A) 39 g B) 40 g C) 47 g
D) 50 g E) 56 g
27. En un recipiente de capacidad calorífica des-
preciable, se tiene 80 g de hielo a – 10 ºC. Si se 
inyectan 20 g de vapor de agua a 100 ºC, ¿cuál 
es la temperatura de equilibrio térmico?
A) 20 ºC
B) 60 ºC
C) 80 ºC
D) 40 ºC
E) 100 ºC
28. En un recipiente de capacidad calorífica de 
20 cal/ºC se tienem1 gramos de agua a 40 ºC. 
Si se agregan m2 gramos de vapor de agua a 
100 ºC, determine m2, de manera que la com-
posición final de la mezcla es de 20 g de vapor 
y 120 g de agua líquida. Desprecie el calor per-
dido al medio ambiente.
A) 14 g B) 22 g C) 24 g
D) 30 g E) 34 g
29. Una muestra de 400 g de hielo a – 10 ºC se 
mezclan con 1 de agua líquida. ¿A qué tempe-
ratura se encontraba el agua líquida, si como 
máximo se logra fundir el 50% de la muestra 
de hielo? Considere que el 20% del calor sumi-
nistrado por el agua líquida se disipa al medio 
exterior.
A) 12,5 ºC
B) 15 ºC 
C) 20 ºC
D) 22,5 ºC 
E) 25 ºC
7
Física
30. Un muestra de agua de 200 g se encuentra 
inicialmente a – 10 ºC en un recipiente metá-
lico. Luego se le mezcla con otra muestra de 
agua de 120 g inicialmente a 80 ºC. Si al llegar 
al equilibrio térmico se nota que se fusiona el 
50% de la primera muestra, determine la ca-
pacidad calorífica del recipiente. La gráfica 
muestra el comportamiento de la temperatura 
de ambas muestras conforme ganan y pierden 
calor, respectivamente. Desprecie las pérdidas 
de energía al medio exterior. 
 
80
Q(cal)
T(ºC)
–10
0
A) 20 cal/ºC B) 40 cal/ºC C) 60 cal/ºC
D) 70 cal/ºC E) 80 cal/ºC
Termodinámica 
31. Indique cuál de las siguientes alternativas ex-
presa un incremento de temperatura para un 
gas ideal.
A) Un proceso de expansión isotérmico.
B) Un proceso de expansión adiabática.
C) Un proceso isométrico donde el gas disipa 
calor.
D) Un proceso de compresión adiabática.
E) Un proceso de compresión istérmico.
32. A un gas ideal, cuya energía interna es 20 kJ, 
se le suministra 100 kJ de manera que al ex-
pandirse desarrolla un trabajo de 60 kJ. ¿Qué 
ocurre con sus temperatura absoluta?
A) se mantiene
B) se duplica
C) se triplica
D) se cuadriplica
E) aumenta en 150%
33. Durante un proceso adiabático la energía in-
terna de un gas ideal disminuye en 30 kJ. Luego 
el gas se expande isotérmicamente desarro-
llando una cantidad de trabajo que es numé-
ricamente igual al doble del trabajo del primer 
proceso. Determine la cantidad de calor en 
este segundo proceso.
A) 15 kJ B) 30 kJ C) 50 kJ
D) 60 kJ E) 90 kJ
34. La gráfica presión versus volumen nos mues-
tra 2 procesos termodinámicos 1 y 2 que de-
sarrolla una misma muestra de un gas ideal 
entre 2 estados termodinámicos A y B. Indique 
verdadero (V) o falso (F) según corresponda.
 
(1)
(2)
A
BP
V
 I. El trabajo desarrollado por el gas durante el 
proceso 1 es mayor que durante el proceso 2.
 II. La cantidad de calor durante los proceso 1 
y 2 son iguales
 III. El cambio de energía interna en ambos pro-
cesos es la misma.
A) VVV B) VFV C) FFV
D) FFF E) VFF
. . .
8
Física
35. En el diagrama presión - volumen se muestra el 
proceso seguido por un gas ideal. Determine el 
calor suministrado en este proceso.
 2 5
A
B
100
P (kPa)
isoterma
V(m3)
A) 55 kJ
B) 105 kJ
C) 210 kJ
D) 245 kJ
E) 0
36. La gráfica presión versus temperatura corres-
ponde a un gas ideal. Si durante el proceso 
A – B se le suministró 50 kJ, determine la canti-
dad de calor durante el proceso B – C. El volu-
men del gas en A es 4 m3.
T 2T 4T
C
P(kPa)
T(K)
10 A B
A) 10 kJ B) 20 kJ C) 30 kJ
D) 40 kJ E) 50 kJ
37. Sabiendo que la presión en A es 100 kPa, de-
termine cuánto trabajo desarrolló el gas ideal 
en el proceso A – B.
 1 4
V(m3)
T(K)
A
B
A) 200 kJ
B) 300 kJ 
C) 400 kJ
D) 450 kJ 
E) 500 kJ
38. Un gas ideal desarrolla el ciclo termodinámi-
co que se presenta en el diagrama P – V que 
se muestra. Indique verdadero (V) o falso (F) 
para las siguientes proposiciones.
 
P(Pa)
P0 a
b
c
V0 3V0 V(m
3)
isoterma
 I. En el proceso a – b aumenta la energía in-
terna.
 II. El gas disipa calor en los procesos b – c y 
c – a.
 III. El proceso c – a no es isotérmico.
A) FFV
B) VFV
C) VVF
D) VVV
E) FVF
9
Física
39. Un gas ideal desarrolla un ciclo termodinámi-
co constituido por 3 procesos: isobárico, iso-
métrico e isotérmico. Las cantidades de calor 
involucrados en cada proceso son 5Q, 3Q y Q, 
respectivamente. Determine la eficiencia del 
ciclo.
 V 3V
P
V
A) 10%
B) 15%
C) 20%
D) 25%
E) 40%
40. La gráfica temperatura versus volumen nos 
muestra el ciclo termodinámico desarrollado 
por un gas ideal. ¿Qué alternativa represen- 
ta mejor este ciclo en un diagrama presión-
volumen?
 
T (K)
V(m3)
A
B
C
A) 
A B
C
V
P B) 
A B
C
P
V
C) 
A
B
C
V
P
D) 
A B
C
P
V
 E) 
V
P A
B
C
Electrostática I
41. Una pequeña esfera de teknopor eléctrica-
mente neutra está en reposo unida a la cuerda 
vertical. Si la acercar el globo que fue frotado 
con tela se observa que la cuerda se desvía, 
tal como se muestra, indique verdadero (V) o 
falso (F) según corresponda.
 
luego
aislante θ
 I. El globo se encuentra electrizado.
 II. La esfera de teknopor esta electrizada.
 III. La cantidad de carga del globo y de la esfera 
son del mismo signo.
 IV. La esfera experimenta mayor fuerza eléctri-
ca que el globo.
A) VVFF
B) VFVV
C) VFVF
D) VFFF
E) VVFF
. . .
10
Física
42. Determine el número de electrones que se 
debe extraer a una esfera conductora inicial-
mente neutra para que presente una cantidad 
de carga +4×10 – 10 C.
A) 250×108
B) 2,5×108
C) 0,25×108
D) 25×108
E) 0,025×108
43. Determine cuál es la relación de los módulo de 
las fuerzas eléctricas en la partícula (1) antes y 
después de colocar en P una partícula – Q.
 
(1)
+Q +3Q P
2d d
A) 13/7 B) 17/9 C) 29/25
D) 25/21 E) 27/23
44. Dos partículas electrizadas fijas con q1=16×10
 –4 C 
y q2=4×10 
– 4 C se encuentran separadas 9 m. 
Calcule a qué distancia de q2 se debe ubicar 
otra partícula negativa para que permanezca 
en equilibrio. Desprecie efectos gravitatorios.
A) 3 m
B) 4 m
C) 5 m
D) 6 m
E) 8 m
45. Se muestran 2 partículas electrizadas con 
+4 mC y – 6 mC unidas por un resorte ideal ais-
lante (K=9 N/cm). Determine la deformación 
del resorte.
 
K+Q – q
Superficie lisa y aislante
10 cm
A) 1 cm B) 1,2 cm C) 1,8 cm
D) 2,4 cm E) 4 cm
46. Si el bloque mostrado se encuentra a punto 
de deslizar hacia abajo, calcule la masa del 
bloque. (Q=5 mC; g=10 m/s2)
 
µ=
+Q
53º
+Q
aislante
0,5
0,2
g
 30 cm
A) 0,1 kg B) 0,4 kg C) 0,5 kg
D) 0,25 kg E) 0,3 kg
47. El gráfico muestra una varilla de plástico ho-
mogéneo y doblada, la cual tiene adhiere una 
esfera electrizada con q1 y de masa desprecia-
ble. Si la varilla es 300 g y de 90 cm de longitud, 
calcule q2. Considere que el sistema permane-
ce en equilibrio. ( g=10 m/s2; q1=2×10 
– 5 C)
 
30 cm
q2 q1
A) – 16 mC B) +8 mC C) – 8 mC
D) 16 mC E) – 4 mC
11
Física
48. Se muestra cuatro partículas electrizadas, tres 
de ellas fijas y la partícula (1) en reposo. Si la 
fuerza eléctrica resulta que actúa en la partí-
cula (1) es nula, calcule q. (Q=4 mC; O: centro 
de la circunferencia, desprecie efectos gravi-
tatorios)
 
+Q
+Q
– Q
O
q
(1)
60º60º
A) 1 mC
B) 2 mC
C) 4 mC
D) – 2 mC
E) – 4 mC
49. Se tiene 3 partículas electrizadas fijas tal como 
se muestra. Si el módulo de la fuerza eléctrica 
resultante sobre la partícula 2 que se encuentra 
en el punto de tangencia es 150 N, calcule R. 
(Q=4×10 – 5 C; R=2r)
 +4Q
– Q
+Q
(1)
(2)
(3)
R
r
A) 10 cm B) 20 cm C) 30 cm
D) 40 cm E) 50 cm
50. En el sistema mostrado, la esfera central de 
200 g y electrizada con Q se encuentra en equi-
librio, calcule la cantidad de carga de la esfera 
(1). (Q=1 mC; g=10 m/s2; a=0,3 m)
 
30º 30º
a
a aQ
Q Q
(1)
A) – 19 mC B) +19 mC C) – 1,9 mC
D) – 3,8 mC E) +3,8 mC
Claves
01 - C 
02 - A 
03 - D 
04 - B 
05 - C 
06 - B 
07 - C 
08 - D
09 - C 
10 - C 
11 - B 
12 - C 
13 - B 
14 - E 
15 - E 
16 - A
17 - E 
18 - E 
19 - E 
20 - C 
21 - D 
22 - D 
23 - D 
24 - E
25 - A 
26 - E 
27 - B 
28 - E 
29 - A 
30 - C 
31 - D 
32 - C
33 - D 
34- B 
35 - C 
36 - B 
37 - B 
38 - D 
39 - C 
40 - A
41 - D 
42 - D 
43 - E 
44 - A 
45 - D 
46 - D 
47 - C 
48 - C
49 - D 
50 - A