Física mixta v2

Un estudiante lee un libro que el coeficiente de fricción, entre un objeto y un plano inclinado es igual a la tangente del ángulo de inclinación θ, para el cual el objeto comienza a deslizarse sobre el plano inclinado (tan θ). El estudiante realiza un experimento para determinar el coeficiente de fricción de un plano inclinado y varios objetos del mismo material y nota que el coeficiente no depende del área de contacto entre el material y el plano, sino solamente del material que están hechos, como se muestra en la figura.

Si el estudiante planea repetir el experimento, con los objetos que tienen el doble de masa de los anteriores, se esperaría que los objetos

• se deslizaran en los planos de 30°, porque al aumentar la masa aumentaría el área de contacto entre las superficies, lo cual disminuiría la presión y el coeficiente de fricción

• A.no se deslizarían en ninguno de los planos, porque se generaría mayor presión en el área de contacto entre los planos y los objetos, y aumentaría el coeficiente de fricción.

• A.se deslizarían en los planos de 45°, porque si la masa aumentara el doble, el coeficiente de fricción disminuiría a la mitad.

• A.se deslizarían en lo planos de 60°, porque los objetos y los planos son del mismo material y el coeficiente de fricción no depende del área de contacto ni de la masa.

Un grupo de estudiantes frota dos globos con un paño de lana (ver figura 1). Después de frotados. Se observa que los globos se repelen entre ellos (ver figura 2)

Una posible explicación que puede dar el grupo de estudiantes a lo observado es:

• Al frotarse con el mismo paño, los globos adquieren cargas eléctricas de igual signo y, por tanto, generan fuerzas repulsivas.

• Al frotarse con el mismo paño, los globos adquieren cargas eléctricas de diferente signo y, por tanto, generan fuerzas repulsivas.

• la frotación con el paño no altera la carga de los globos, tienen cargas neutras y, por tanto, no se genera fuerza alguna.

• La frotación con paño no altera la carga de los globos, tienen sus cargas neutras y, por tanto, generan fuerzas repulsivas.

Dos estudiantes leen un libro que entre dos cargas de signos diferentes existe una fuerza de atracción entre cargas y que entre cargas del mismo signos existe una fuerza de repulsión. Ellos dibujan 3 cargas: la primera negativa, la segunda positiva, y la tercera (x), con una carga desconocida. Las cargas están separadas como se muestra en la figura.

Si la carga x es positiva, ¿Cuál es la dirección de la fuerza sobre la carga x, debida a las cargas 1 y 2?

• Hacia la derecha.

• No se mueve.

• Hacia abajo

• Hacia la izquierda.

Los cañones están diseñados para disparar un proyectil a gran distancia. Sin tener en cuenta los efectos del aire, la única fuerza que actúa sobre este es su peso, y el alcance horizontal del proyectil depende únicamente de la velocidad inicial (V0) a la que se dispara el ángulo q de inclinación del cañón, como lo muestra la gráfica. Cuando se dispara el proyectil, la velocidad sobre el eje y cambia continuamente, mientras que en el eje x permanece constante. ¿Por qué la velocidad en el eje y cambia y en el eje x permanece constante?

• Porque en el eje y actúa el peso del proyectil, y en el eje x no actúa ninguna fuerza.

• Porque en el eje x actúa el peso de proyectil, y en el eje y no actúa ninguna fuerza.

• Porque el proyectil tiene forma esférica.

• Porque el ángulo de inclinación del cañón apunta únicamente hacia el eje x.

Un niño quiere estudiar el movimiento de su canica cuando la lanza con una rapidez determinada, a cierto ángulo, como se muestra en la figura.

El niño decide efectuar mediciones de distancia horizontal máxima, pero con una rapidez de lanzamiento mayor. ¿Cómo deben ser los resultados teniendo en cuenta el aumento en la rapidez de lanzamiento?

El niño lanza su canica manteniendo fija la rapidez y cambiando solamente el ángulo de lanzamiento, y obtiene los resultados para la distancia horizontal máxima que recorre la canica antes de volver a tocar el suelo (ver gráfica).

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En un experimento de física se quiere mostrar el fenómeno de oscilación de un objeto sujeto a un resorte, el cual está sobre una superficie con rozamiento. El resorte se estira una distancia X0 desde su punto de equilibrio 0 y se libera para que oscile libremente hasta detenerse a causa de la fricción (Fr), como muestra la figura

Un modelo para la fuerza de la fricción entre dos objetos sólidos establece que esta es proporcional a la fuerza normal (N=mg), además de la rugosidad de las superficies (m):

F_r=μ∙N=μmg

μ=coeficiente de fricción

m=masa del objeto

g=aceleración de la gravedad

Según el modelo mencionado, si se triplica el valor de la masa (m) se espera que la masa

• tarde más tiempo en detenerse, porque la masa le agrega más impulso al sistema.

• tarde el mismo tiempo en detenerse, porque el coeficiente de rozamiento permanece igual.

• tarde menos tiempo en detenerse, porque la fuerza normal del sistema disminuye.

• tarde menos tiempo en detenerse, porque la fuerza de rozamiento se incrementa.

Un estudiante sabe que si masas iguales de dos sustancias diferentes se calientan en condiciones iguales, la sustancia con mayor calor específico es aquella que necesita calentarse por más tiempo para aumentar su temperatura en un grado Celsius (°C). Para comparar los calores específicos de agua y etanol, el estudiante calentó 10 gramos de ambas sustancias por 20 minutos y registró gradualmente el cambio de temperatura en grados Celsius de las dos sustancias. Los resultados obtenidos se muestran a continuación.

Según lo anterior. ¿Cuál de las siguientes conclusiones es válida?

• El etanol tarda más tiempo que el agua en alcanzar una temperatura de 40 °C, porque el etanol tiene mayor calor específico.

• Para que una masa de agua superior a 10 gramos llegue a los 100 °C, se necesita un tiempo de 20 minutos.

• Después de calentar por 20 minutos, el etanol alcanza mayor temperatura que el agua, porque el etanol tiene menor calor específico.

• Una masa de etanol superior a 10 gramos alcanza los 60 °C en menor tiempo que en una masa de etanol de 10 gramos.

Una persona quiere llegar a la cima de una montaña (ver figura). En esta situación, la magnitud de la fuerza de rozamiento es directamente proporcional a la magnitud de la fuerza normal. A medida que el ángulo de la montaña q disminuye, la fuerza normal que hace el pavimento sobre el carro aumenta.
¿Qué le ocurre a la magnitud de la fuerza de rozamiento, si el ángulo $\theta$ aumenta?

• Aumenta

• Se mantiene constante.

• Disminuye.

• Cambia de dirección, y ya no se opone al movimiento.

Una estudiante lee que el torque se da cuando se aplica una fuerza en algún punto de un cuerpo y este tiende a realizar un movimiento de rotación respecto a otro punto. La estudiante analiza que cuando una persona monta bicicleta ejerce una fuerza (F) en el pedal hacia abajo, como muestra la figura

Si la estudiante quiere medir el torque que permite el desplazamiento de la bicicleta, ¿cuál de los siguientes puntos de la bicicleta es el más adecuado para hacerlo?

• El extremo posterior de la cadena.

• El centro de la rueda delantera.

• El centro del plato

• El centro del manubrio.

Un estudiante observa las oscilaciones producidas por una esfera atada a un extremo de un resorte y describe algunas de las características del movimiento para diferentes tiempos, como se muestra en la siguiente figura:

A partir de lo anterior, ¿cuál de las siguientes gráficas representa correctamente la oscilación del sistema como función del tiempo, de la manera descrita por el estudiante?

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