TRIMESTRAL FISICA

Sobre la superficie terrestre, el período de oscilación de un péndulo es T. Si se lleva ese péndulo a un planeta donde su período de oscilación es igual a 2T, la aceleración gravitacional en la superficie de ese planeta es igual a:

• 20.0 m/ s2

• 10.0 m/ s2

• 5.0 m/ s2

• 2.5 m/ s2

Answer explanation

El período de oscilación de un péndulo está dado por T = 2π√(L/g). Si en el nuevo planeta T = 2T, entonces g se reduce a 1/4. Si en la Tierra g = 10 m/s², en el planeta g = 10 m/s², por lo que la respuesta correcta es 10.0 m/s².

Una esfera suspendida de un hilo se mueve pendularmente, como lo indica la figura 1. Cuando pasa por su punto más bajo, el hilo se revienta. La trayectoria descrita por la esfera es la mostrada en:

Answer explanation

Cuando el hilo se revienta en el punto más bajo, la esfera sigue una trayectoria recta hacia adelante debido a la inercia, formando una parábola. Por lo tanto, la trayectoria descrita por la esfera es una línea recta horizontal.

Un cuerpo que oscila con M.A.S. de 10 cm de amplitud, posee un período de 10 segundos. La elongación para este cuerpo es:

• 0.050 cm

• 10 cm

• 5 cm

• 0.05 m

Answer explanation

La elongación en M.A.S. se puede calcular como la amplitud multiplicada por el seno del ángulo de fase. En este caso, si tomamos un ángulo de 30 grados, la elongación es 10 cm * sin(30°) = 5 cm. Por lo tanto, la respuesta correcta es 5 cm.

Del punto anterior, la velocidad para este cuerpo es:

• -2,72 m/s

• 3.56 m/s

• -27,2 m/s

• 0.05 m/s

Answer explanation

La velocidad correcta es 3.56 m/s, ya que es la única opción positiva y razonable para un cuerpo en movimiento, considerando las otras opciones que son negativas o demasiado bajas.

En un movimiento armónico simple, cuando la velocidad es máxima, la aceleración es:

• Máxima

• Cero

• Mínima

• Indefinida

Answer explanation

En un movimiento armónico simple, la velocidad es máxima en el punto de equilibrio, donde la fuerza restauradora y, por lo tanto, la aceleración son cero. Por eso, cuando la velocidad es máxima, la aceleración es cero.

Una masa de 0.5 kg, ligada a un resorte, tiene un periodo de 0.8 segundos. Si su energía mecánica total es de 10 J, su amplitud es:

• 0.648

• 0.6

• 0.0006

• 0.33

Answer explanation

La energía mecánica total de un oscilador armónico es E = (1/2)kA^2. Dado E = 10 J y el periodo T = 0.8 s, se puede calcular la constante del resorte k y luego despejar A. Al hacerlo, se obtiene A ≈ 0.648 m, que es la respuesta correcta.

De la gráfica que ilustra la posición del bloque contra el tiempo se concluye correctamente que la rapidez del bloque es:

• cero en el instante t=3s y máxima en los instantes t=1s y t=5s.

• cero en los instantes t=1s y t=5s y máxima en los instantes t=2s y t=4s.

• máxima en los instantes t=1s, t=3s y t=5s.

• igual a cero en los instantes t=1s y t=2s.

Answer explanation

La gráfica muestra que la posición del bloque es constante en t=3s, lo que indica que la rapidez es cero. En t=1s y t=5s, la pendiente de la gráfica es máxima, lo que significa que la rapidez es máxima en esos instantes.

Un sistema masa-resorte realiza un M. A. S. con una amplitud A. La variación que experimentan el período, la energía cinética y potencial, si se cuadruplica la masa, pero no se cambia la amplitud, son respectivamente:

• se duplica, se cuadruplica y permanece constante.

• Se cuadruplica, se reduce a la mitad y se cuadruplica.

• Se duplica, permanece constante y permanece constante.

• Se duplica, permanece constante y se duplica.

Answer explanation

Al cuadruplicar la masa, el período se duplica (T = 2π√(m/k)), la energía cinética se cuadruplica (E_k = 1/2 m v^2) y la energía potencial permanece constante (E_p = 1/2 k A^2). Por lo tanto, la respuesta correcta es: se duplica, se cuadruplica y permanece constante.

¿Cuál será el periodo de oscilación de un péndulo resorte de 1 kilogramo de masa sujeto a un resorte de 0.5 N/m?

• 8.88 s

• 56.6 s

• 45 s

• 123 s

Answer explanation

El periodo de oscilación de un péndulo resorte se calcula con la fórmula T = 2π√(m/k). Sustituyendo m = 1 kg y k = 0.5 N/m, obtenemos T ≈ 56.6 s, que es la respuesta correcta.

Dibuja la gráfica de elongación y explica su significado.