E L CERTAMEN CONSTA DE9

F

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CERTAMEN # 2 27 de Noviembre 2009

AP.PATERNO AP.MATERNO NOMBRE

ROL USM

_-

EL CERTAMEN CONSTA DE 9 PÁGINAS CON 15 PREGUNTAS EN TOTAL. TIEMPO:120 MINUTOS

I

:

LEA

TRES

VECES

LAS

PREGUNTAS

ANTES

DE

RESPONDER

DEBE

FUNDAMENTAR

TODAS

SUS

RESPUESTAS

SE CORREGIRÁ LA JUSTIFICACIÓN Y

/

PREGUNTAS OMITIDAS NO DAN PUNTAJE

INFORMACION UTIL

UNIDADES –CONSTANTES -FORMULAS

1 [cal] = 4,184 [J]; 1 [W] = 1 [J/s] ; 0 [ºC] = 273,15 [K]

1 [atm] =1.013 105 [N/m2] ; 1 [litro] =1 [L] = 1 [dm3] ; 1[angström] = 1 [Å] = 10-10 [m]

R = 0,08214 [L∙ atm / K ∙ mol] = 8,314 [J / K ∙ mol], kB 1,38∙ 10-23 [J / K] ; NA 6 ∙ 1023 [ 1 / mol]

1 pascal = 1 Pa = [N/m2]; g = 9.8 [m/s2].

Volumen molar en condiciones normales 22,4 [L / mol]

Densidades (kg/m3): Aire = 1.2; Hielo = 0.92*103; Agua = 1.00*103; Agua de mar = 1.03*103

Presión en un fluido de densidad uniforme: p₂ p₁ g y( ₂ y₁), g = 10 [m/s2]. dp g dy ; dV Q Av dt ; 2 1 . 2

p gy v const; y x t( , ) Acos(kx t); v /k; k 2 / ;

2 2

2 2

( , ) 1 ( , )

y x t y x t

x v t ; Potencia

de una onda P x t( , ) F 2A2sen kx2( t); velocidad de una onda en diferentes medios: v F/ ;

/

v B ;v RT M/ ; v Y/ ; nivel de intensidad de sonido: (10dB) log( /I I₀);

2 2 1/ 2 2 / 1

I I r r .

1. El visor circular de vidrio que tiene la escafandra de un buzo tiene un diámetro de 20 cm. El buzo

está sumergido 10[m] bajo la superficie del mar. Si se considera que la presión atmosférica en un día normal es de 1 [atm], entonces la fuerza total sobre el visor de la escafandra, es aproximadamente de:

a) 6354 [N] b) 4615 [N] c) 3546 [N] d) 3181 [N] e) Ninguna de las anteriores

2. Un tubo de manómetro en “U” permite determinar la densidad de un fluido (por ejemplo, aceite) si se procede de la siguiente manera: se llena parcialmente con agua, luego se vierte aceite, el cual no se mezcla con el agua, hasta que la diferencia de alturas entre el aceite y el agua es de 20 [cm], tal como se muestra en la figura. El tubo está abierto en ambas ramas al aire a presión atmosférica. Entonces la densidad del aceite es, aproximadamente,

a) 2000 [Kg/m3] b) 1000 [Kg/m3] c) 500 [Kg/m3] d) 250 [Kg/m3] e) N.A.

3. Un objeto de densidad uniforme ρ flota en el agua con un tercio de su volumen fuera de ella.

Entonces la densidad relativa del objeto respecto a la densidad ρagua del agua, ρ/ρagua, es:

a) 1/3 b) 2/3 c) 3/2 d) 4/3 e) N. A. Justificación de su respuesta:

40 cm

20 cm

4. Con el siguiente procedimiento se puede determinar la densidad de un objeto. Suponga que el dinamómetro de la figura marca una fuerza de 60 [N] cuando el objeto se cuelga en el aire; luego, el objeto se sumerge en agua, como se muestra en la figura y el dinamómetro marca 40 [N]. Entonces la densidad del cuerpo es:

a) 3000 [Kg/m3]

b) 2500 [Kg/m3]

c) 1500 [Kg/m3]

d) 1000 [Kg/m3]

e) Ninguna de las anteriores

5. Un estanque cilíndrico cuya sección transversal tiene 10 [m2], contiene agua hasta una altura de 4

[m] y está abierto a la atmósfera. En cierto instante se abre un orificio circular de 5 [cm] de radio en el fondo del estanque. Entonces, el volumen de agua que sale por este orificio durante el primer segundo es, aproximadamente:

a) 70 Litros b) 250 Litros c) 750 Litros d) 2500 Litros

e) Ninguna de las anteriores Justificación de su respuesta:

6. La figura muestra un medidor Venturi, que se usa para medir la rapidez de flujo en una cañería por

la cual circula un fluido, que en este caso es agua. La parte más ancha tiene una sección A1 y la

parte angosta, llamada garganta, tiene una sección A2. Si h = 10 [cm] es la diferencia de altura del

líquido en los dos tubos verticales y A1 = 3A2, entonces, la rapidez del agua en la sección más

ancha es:

a) v1 = 3 [m/s] b) v1 = [2 m/s] c) v1 = 1 [m/s] d) v1 = 0.5 [m/s] e) no se puede determinar

7. En el problema anterior la sección más ancha tiene 100 [cm2] entonces la diferencia de presión

entre los puntos 1 y 2 y el caudal son respectivamente:

a) 1[kPa] y 5 [L/s] b) 2 [kPa] y 5 [L/s]

c) 4 [kPa] y 2 [L/s] d) 5 [kPa] y 4 [L/s] e) no se puede determinar. Justificación de su respuesta:

8. Una onda senoidal se propaga hacia en una cuerda hacia la derecha. Las alternativas muestran la velocidad y la aceleración de tres puntos de la cuerda para un tiempo arbitrario. La alternativa correcta que describe tanto velocidad como aceleración de estos puntos en la cuerda es:

e) Ninguna de las anteriores. (RESPUESTA a)

y v y a y a y v y v y a 0 y a 0 y v

)

a

)

b

)

c

y a y v y a y a y v 0 y v 0 y a

)

d

9. Una cuerda de 2.5 [m] de largo y 0.120 [kg] de masa es tensada de forma que una onda transversal con una frecuencia de 40 [Hz] tiene una longitud de onda de 0.75 [m]. Entonces la tensión con que ha sido estirada la cuerda es, aproximadamente:

a) 43.2 [N] b) 46.5 [N] c) 50.0 [N] d) 60.0 [N] e) Ninguna de las anteriores

10. Una onda viajera en una cuerda está descrita pory x t( , ) Asin(kx wt), siendo A=1[m],

k = 2 [m-1] y el periodo de la onda T=2 [s]. La rapidez con que viaja la onda en la cuerda

y la rapidez máxima de un punto cualquiera de ella son respectivamente:

a) π [m/s] y π/2 [m/s] b) π/2 [m/s] y π [m/s]

c) 3π/2 [m/s] y 2π [m/s] d) π/3 [m/s] y π [m/s] e)Ninguna de las anteriores Justificación de su respuesta:

11. A lo largo de una cuerda de 0,2[kg/m] de densidad lineal de masa viaja una onda armónica transversal. En la figura adjunta se muestra la forma de un trozo de la cuerda en cierto instante. Entonces la longitud de onda es:

a) 1 [m] b) 2 [m] c) 0.5 [m] d) 0.75 [m] e) Ninguna de las anteriores

12. La frecuencia de la sirena de una ambulancia, cuando está detenida, es de 400 [Hz]. Entonces, la

longitud de onda y la frecuencia medidas por un receptor estacionario cuando la ambulancia se mueve con una rapidez de 40 [m/s] hacia el receptor, son respectivamente:

a) 0.95 [m] y 357.3 [Hz] b) 0.75 [m] y 453.3 [Hz]

c) 0.95 [m] y 453.3 [Hz] d) 0.75 [m] y 357.3 [Hz] e) Ninguna de las anteriores. Justificación de su respuesta:

2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 -0.4

-0.2 0.0 0.2 0.4

metros

m

et

ros

13.Una patrulla de policía, cuya sirena en reposo emite una onda sonora de 300 [Hz] de frecuencia, se mueve con una rapidez de 30 [m/s] hacia un muro, intentando atravesar una puerta que hay en él. El conductor de la patrulla escucha la onda reflejada en el muro con una frecuencia de:

a) 329 [Hz] b) 358 [Hz] c) 275.7 [Hz] d) 273.5 [Hz] e) Ninguna de las anteriores

14.Dos parlantes, A y B, emiten ondas senoidales en fase y están dispuestos como se muestra en la

figura, siendo las distancias AQ = 2 [m], QB=1 [m] . Si la rapidez del sonido es de 350 [m/s] ¿cuál es la frecuencia más baja de la onda sonora emitida por los parlantes que presenta interferencia constructiva en el punto P, que se encuentra a 4 [m] de la línea que une los dos parlantes?

a)500 [Hz] b) 750 [Hz] c) 1000 [Hz] d) 1500 [Hz] e) Ninguna de las anteriores

Justificación de su respuesta:

1

Justificación de su respuesta:

P

A B

15. Una cuerda de guitarra, de 1 [m] de largo, vibra en su frecuencia fundamental de 425 [Hz]. La longitud que debería tener un tubo cerrado en un extremo para que tenga la misma frecuencia fundamental de 425 [Hz], es de:

a) 20 [cm] b) 40 [cm] c) 80 [cm] d) 100 [cm] e) 200 [cm]

Justificación de su respuesta: