Oscilaciones, Ondas Mecánicas y Fluidos

FÍSICA SEMANA 06 Repaso 2015 - I 997164989 – 949337575 – 998040260 – 6594897 1. Sobre una superficie plana plana sin rozamiento, los bloques de la figura unida a un resorte de constante K oscilan con una amplitud A. En el momento que alcanza la posición extrema derecha, se retira el bloque de masa m. Determinar el cociente entre las rapideces máxima inicial y después del cambio (V 1/V2), si m = M/2.

M

-A

A) A)

2

5

B)

1

3

E)

2

1

A

C)

2

1

6

3

2. La amplitud de las vibraciones vibraciones armónicas de un punto material es A = 2 cm y la energía -7 total de las vibraciones es E = 3 x 10 J. ¿Cuál será la elongación del punto cuando la -5 fuerza que actúa sobre él es F = 2,25 x 10 N? -2 -2 A) A) 1, 1,5 x 10 m B) 2,5 x 10 m -2 -2 C) 3,5 x 10 m D) 1,0 x 10 m -2 E) 1,8 x 10 m 3. Un reloj reloj de péndulo es llevado a un planeta donde la gravedad es 10% menor que la de la Tierra, si la longitud del péndulo es 20 cm. ¿Cuál debe ser la nueva longitud del péndulo para que en ese planeta funcione correctamente? a) 16 cm b) 18 cm c) 19 cm d) 21 cm e) 22 cm 4. Del oscilador armónico que que se indica, ¿en qué relación se encuentra la energía cinética y la energía potencial elástica cuando el bloque pasa por “P”? ( A Ampli mplitud ). P.E.

K

liso

5. En un M.A.S. que se da en un plano plano horizontal, se determina que cuando el oscilador pasa por x 48 cm/s y para x

7 cm su rapidez es 2 0 cm su rapidez es

a) x

0, 1se n 5 t

 m

b) x

0, 1se n 3 t

 m

c) x

0, 1 co s 10 t

 m

d) x

0, 1se n 10 t

 m

e) x

0, 2s 2se n 10 t

 m

g K

7. El periodo de un péndulo es 5 s. En cuánto varía su periodo si su longitud se incrementa en 44%. a) 0,5 s b) 1 s c) 2 s d) 2, 5 s e) 3,5 s 8. Un bloque de de 40 g descansa sobre una una superficie horizontal lisa y está unida a un resorte. Se estira 8 cm de su posición de equilibrio y se le imprime una velocidad de 16 m/s , su desplazamiento máximo es de 12 cm. Encontrar la constante k del resorte en N/m y la frecuencia angular en rad/s. a) 1200 y 168,9 b) 1280 y 178,9 c) 1380 y 188,9 d) 1480 y 198,9 e) Faltan datos 9. La gráfica nos muestra como varia la energía cinética (E C) de un oscilador armónico que

A/2

F REPASO UNI 2015 – I

c) (2; 1)

6. Si el bloque de 360 g se suelta cuando el resorte esta sin deformar, determinar la ecuación de su movimiento armónico simple ( K 3 6 N/m ).

3

3

2

5

D)

1

O

b) (1; 3) e) (5,3)

30 cm/s. Determine la amplitud de su oscilaciones. a) 18 cm b) 22 cm c) 25 cm d) 32 cm e) 35 cm

m

K

a) (3; 1) d) (4,1)

1

Reacciona e impulsa tu ingreso…

Física

Scientia UNI REPASO 2015 - I

oscila sobre una superficie horizontal lisa, con respecto a la posición “x”. Determine el tiempo que emplea el oscilador en dar 10 oscilaciones, si la máxima rapidez es 5 m/s.

oscilación del péndulo. Se indica el punto inicial “O” y d = 2 cm, entonces x, en cm, es igual a:

a) 2  s b) 2 s c) 1 s d)  s e) 3 s 10. Con relación a las siguientes proposiciones sobre el movimiento pendular, indique verdadero (V) o falso (F) I. Para pequeñas amplitudes angulares el movimiento pendular se aproxima al MAS. II. La masa puntual adquiere su máxima velocidad en la posición inicialmente de equilibrio. III. El periodo del péndulo simple, solo depende de la longitud. A) VVV B) VVF C) VFV D) FVV E) FFV 11. El periodo de un péndulo simple en la tierra es de 5 s. Determine el periodo del mismo péndulo en cierto planeta, sabiendo que su radio es 100 veces al radio de la tierra y que su densidad es la cuarta parte de la densidad de la tierra. a) 1 s b) 2 s c) 1, 5 s d) 1, 2 s e) 0, 8 s 12. El movimiento de un péndulo se registra en un papel que se desplaza con una rapidez v = 2 m/s sobre una mesa horizontal. Si la longitud a = 4 m, entonces el número de oscilaciones que el péndulo da cada 2 segundos es:

A) 2 D) 18

B) 8 E) 6

C) 10

14. Con referencia al movimiento ondulatorio, señale la verdad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones: I. Una onda es descriptible mediante funciones matemáticas de la forma f(x  vt) II. Al propagarse una onda las partículas de medio no viajan con la onda, lo que se propaga es energía, la cual proviene de las partículas del medio en el cual viaja la onda. III. El número de onda k indica la dirección en que se propaga la onda. A) VVV B) VFF C) FVF D) FFV E) FFF 15. Señale la veracidad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones: I. El sonido llega a nuestros oídos a través del movimiento ondulatorio. II. La velocidad vertical de una partícula de la cuerda tensada por la que viaja una onda depende solo del medio en que se propaga. III. Al mover una cuerda y generar 3 oscilaciones completas en un segundo el periodo de las oscilaciones es 3 s. A) VVV B) VVF C) VFF D) FVF E) FFF 16. Se tiene una cuerda tensa, homogénea y de densidad lineal de masa   100 g/m ,

A) 1 D) 4

B) 1/2 E) ¼

colocada horizontalmente con una tensión de 40 N; propagándose un pulso a lo largo del eje +x. Si la ecuación del pulso en el instante t 0 es:

C) 2



13. En la figura se muestra un péndulo que al oscilar dibuja sobre la banda de papel se mueve desde el reposo con aceleración 1 2 cm/s en dirección perpendicular al plano de


2


Física


  1 ,2 sen x ; 0  x  3 cm  y(x)   3  0 ; en todo otro punto Donde x e y están en cm. Halle, en el instante t  0,04 s , la ordenada y, en cm, del punto de la cuerda cuya abscisa es x  82 cm . A) 0, 92 D) 1, 10

B) 0, 98 E) 1, 16

C) 1, 04

Si

 A  B  2  3

II. Si

 A  B  1  3

III. Si

 A  B  T1  T2 (A)

A) FFF D) VFF

B) FFV E) VVV

(B) C) FVF

18. Considerando las ondas estacionarias en una cuerda, señale la veracidad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones: I. La distancia entre dos nodos consecutivos de una onda estacionaria en su décimo armónico es L , siendo L la longitud de la 10

cuerda. II. La onda estacionaria que vibra en su quinto armónico tiene 6 antinodos. III. La frecuencia fundamental de la onda estacionaria depende linealmente de la tensión de la cuerda. A) VVV B) VVF C) VFF D) FFV E) FFF 19. La figura muestra una fuente (vibrador) que produce una onda en una cuerda muy larga, señale la veracidad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones:


La energía por unidad de masa de cuerda entregada depende linealmente del cuadrado de la amplitud de la onda. II. Cada elemento de cuerda (m) por donde pasa una onda recibe la misma cantidad de energía. III. La intensidad de la onda se expresa en W.

FUENTE A) VVV D) FFV

17. Se muestran 2 cuerdas (A) y (B) unidas en un extremo se generan ondas armónicas en una de ellas. Sean (1), (2) y (3) los trenes de ondas incidente, reflejado y refractado, entonces indique verdadero (V) o falso (F) I.

I.

3

B) VVF E) FFF

C) VFF

20. Indique la veracidad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones: I. La intensidad de la onda sonora varía inversamente proporcional con el cuadrado de la distancia. II. La potencia a través de una superficie esférica varía inversamente proporcional con el cuadrado de la distancia. III. El rango audible del ser humano está entre 0 Hz y 20 kHz. A) VVV B) VVF C) VFV D) FVV E) VFF 21. Respecto a la intensidad y potencia Sonora, identifique la veracidad (V) o falsedad (F) de las proposiciones: I. Potencia de una onda sonora es la cantidad de energía que emite la fuente por unidad de tiempo. II. Intensidad es la cantidad de la energía por unidad de tiempo que pasa por la unidad de área. III. En general la intensidad depende de la distancia a la fuente sonora. A) VFF B) FVV C) VFV D) VVF E) VVV 22. La figura muestra los frentes de onda sonora esféricos producidos por un parlante, señale la veracidad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones: I. La energía por unidad de tiempo de la onda sonora que pasa a través de toda la superficie de la esfera 1 es menor que la energía por unidad de tiempo que pasa a través de la superficie de la esfera 2. II. La intensidad de la onda sonora en un punto de la esfera 2 es mayor que en un punto de la esfera 1. III. La velocidad con que se propaga la onda sonora es independiente de cual sea el medio en que se propague.


Física

Scientia UNI REPASO 2015 - I Halle el período de la onda en segundos.

A) VVV B) VVF C) VFF D) FFV E) FFF

1 2

23. Un cohete de juegos artificiales explota a una altura de 100m sobre el suelo. Un observador sobre el suelo directamente debajo de la explosión percibe una 2 intensidad sonora promedio de 10mW/m , durante 0,20s. ¿Cuál es la energía sonora total de la explosión y cual su nivel sonora para el observador? A) 400J; 80dB D) 80J; 80dB B) 40J; 100dB C) 80J; 100dB E) 100J; 80Db

A) 0,2 D) 10,0

B) 1,0 E) 0,5

C) 0,1

28. La cuerda mostrada en la figura tiene una longitud de 4 m entre los puntos A y B; su densidad lineal de masa es de 0,4 kg/m. Esta cuerda es excitada en su extremo izquierdo por una fuente con una frecuencia de 80 Hz. El bloque que se le debe colocar en su extremo derecho para que resuene (onda estacionaria) en 10 segmentos, debe tener un peso W, en Newton, de:

24. ¿Qué fracción (%) de la potencia acústica de un parlante deberá atenuarse para disminuir un nivel de intensidad sonora de 90 dB a 70 dB? A) 9/100 B) 29/100 C) 49/100 D) 79/100 E) 99/100 25. Con relación a la intensidad (I) y al nivel de intensidad () del sonido indique verdadero (V) o falso (F). I.

I0 :

intensidad umbral del

sonido. Si I = 2I  b = 10log2 0

II. Si III. Si

b =

I =

A) VVV D) VFV

20dB 

I =

10-

9

W m2

10I0  b = 10 dB B) VVF C) VFF E) FFV

26. Un observador determinó que había 2,5 m de separación entre un valle y una cresta adyacente de las olas superficiales de un lago y contó 33 crestas que pasaban en 35 segundos. ¿Cuánto vale la magnitud de la velocidad (en m/s) de las olas superficiales?

11 A) 7 44 D) 7

B) E)

22 7 55

C)

33

29. A un extremo de una cuerda tensa horizontal se le hace realizar un movimiento armónico simple (MAS) vertical, generándose así una onda senoidal en la cuerda. La figura muestra la onda generada luego de 2 segundos de iniciado el MAS. ¿Cuál es la velocidad de propagación de esta onda? Exprese su resultado en m/s.

A) ½ D) 2

B) 1 E) 4

C) 3/2

7

7

27. La figura muestra una onda producida en la superficie del agua de una piscina. La velocidad de propagación es 1 m/s.


(El punto A es el primer nodo que se forma a la izquierda). A) 1311,4 B) 1468,0 C) 15522,6 D) 1638,4 E) 1756,6

4

30. En una cuerda tensa fija en sus extremos se tiene una onda estacionaria en su segundo armónico, si se mantiene constante su frecuencia, en qué porcentaje debe cambiar la tensión para pasar a su cuarto armónico. A) aumentar en 25%


Física B) C) D) E)


aumentar en 75% disminuir en 33% disminuir en 75% disminuir en 33%

A) 2, 5 103 C) 10 ´ 103 E) 5 104 ´

31. La figura muestra dos cuerdas (1) y (2) amarradas en el punto P; si el generador produce ondas con una potencia de 125 W, observándose que el 80% se transmite a la cuerda (2). Determine la fuerza de tensión en la cuerda (en kN) si m = 100 g / m ,

35. Sobre un cubo sólido de arista 2 cm y masa 10 kg, actúa una fuerza como se muestra en la figura. Exprese la veracidad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones:

(1MPa

=

106 Pa)

2 cm y la frecuencia del generador

10 Hz.

37º

A1

Generador

(1) A) 95,6 D) 144,4

P B) 108,4 E) 160,8

2 cm

A2

(1)

(2)

2 cm C) 120,6

32. Para una onda mecánica transversal y plana tiene una rapidez de propagación de 50 m/s; la menor distancia entre dos puntos que oscilan en fase es 5m y el máximo desplazamiento de cualquier punto respecto de la posición de equilibrio es 0, 5m. Determine la velocidad de una partícula del medio ubicada en x=+5/3 m en el instante t=0, 5 s. Considere que la onda mecánica se desplaza en la dirección +x, teniendo un ángulo de fase inicial de 0rad.   j m/s  - j m/s   j m/s D - j m/s  - j m/s 33. Para una onda mecnica transversal en una cuerda, las partculas ubicadas en las posiciones x1= m yx  2=2m oscilan verticalmente tal que sus ecuaciones de movimiento para t= son y1=, Sen (8t m y2=, Sen (8tm respectivamente. Determine la longitud de onda A) 1m B) 3m C) 6m D) 2m E) 7m 34. Un bloque de 5 kg tiene forma de paralelepípedo rectangular de dimensiones 5cm 10cm 20cm , ¿qué presión máxima (en Pa) puede ejercer este bloque sobre una superficie horizontal? ´

=

500 N

2

A 2

B) 5 ´ 103 D) 2, 5 ´ 10 4

´

´

5

I.

(2) La presión en las caras de contacto con el piso y la pared valen p = p = 2,5MPa . 1

2

II. La presión en la pared (1), vale 1,00 MPa. III. La presión en el piso (2), vale 0,75 MPa. A) VFF B) FVV C) FFF D) VFV E) FVF 5

36. Si la presión atmosférica es de 10 Pa, determine la presión absoluta del gas en kPa. GAS

10 cm

Hg A) -86, 4 D) 54,8

B) -54, 4 E) 86,4

C) 22,9

37. En una de las ramas de un tubo en U abierto se coloca un émbolo, de modo que la presión es 272 kPa, justo debajo de éste. Calcule, en m, cuanto se eleva en la otra para el mercurio (P = 13600 kg/ m3 ) existente en el tubo. Considere P , atm = 100 kPa 2 g = 10 m/s y el émbolo de cobre.


5


Física


A) 0,5 D) 2,0

B) 1,0 E) 2,5

C) 1,5

A) 800 D) 2500

38. La figura muestra un recipiente lleno con agua, halle la presión hidrostática (en kPa) 2 en el fondo del recipiente. (g = 10 m/s )

B) 1250 E) 5320

C) 1360

41. Determine la diferencia de presiones absolutas (en kPa) a las cuales se encuentra los gases A y B confinados en los recipientes mostrados en la figura. Si h = 35 cm ; 1

h2 = 15cm ; 0,8

60º

A) B) C) D) E)

37º A) 6 D) 9

B) 7 E) 10

r

C) 8

Hg =

1,01 10 Pa. (g = 9,8 m / s ´

2

A) B) C) D) E)

8,1 9,2 10,3 12,6 13,7

Hg

h1

h3 h2 45º

º

42. Tres esferas de igual radio flotan con la mitad de su volumen sumergido, cada una en líquidos de diferente densidad, entonces es correcto afirmar: I. El empuje sobre las 3 esferas es el mismo. II. Las 3 esferas tienen igual peso. III. Dichas esferas tienen distintos pesos. A) Solo I B) I y II C) I y III D) Solo III E) Ninguna

h

40. El sistema mostrado está en equilibrio, h = 30 cm , h = 24 cm , halle la 2

1

13,6 g/ cm3

HO

)

1 atm

r H2O = 1g/cm3 ;

6,6 8,6 10,6 11,6 13,6

39. Se realiza el experimento de Torricelli en un lugar donde la presión es 0,8 atmósferas siendo el líquido utilizado aceite cuya 3 densidad es 0,8 g/cm . Determine la altura de la columna (en m) 1 atm = 5

h3 = 25cm ;

3

densidad del líquido (B) (en kg/m ) si (A) es agua.

43. En la figura se muestra una barra de madera 2 de 1 m de longitud y 5 cm de sección transversal unida a un resorte ideal (k = 5 N/ m) . Si el sistema se suelta desde la posición mostrada, estando el resorte no deformado, determine la máxima deformación que experimenta dicho resorte 3 (en m) r = 800 kg/m ; g = 10 madera

m/s A) 0,1 B) 0,2 C) 0,4 D) 0,6 E) 0,8

h1 h2

B


2

44. Un bloque cúbico de hielo flota en el mar de la Antártida. El tamaño de su arista en metros para que un pingüino de 10 kg

A

6


Física


parado sobre el dé la impresión de estar flotando de pie sobre el agua, aproximadamente es: 2 (Considere: 3 10  2,15 y g=10m/s ) 3

Hielo = 920 kg/m 3  Agua de mar = 1000 kg/m

a) 0, 13 d) 0, 43

b) 0, 23 e) 0, 53

c) 0, 33

45. La figura muestra un cubo sólido homogéneo de arista “l” flotando a “media agua” entre dos líquidos de densidad d 1 y d2. Halle una fórmula para la densidad del cubo en función e “x”, y las cantidades mencionadas.

d1 x d2

a) (d1 + d2) x/ b) (d1 x + d2) /  c) (d1  + d2x) d) (d1 x + ( - x) d2] / e) [d1 ( - x) + d2 x] / 


7


Oscilaciones, Ondas Mecánicas y Fluidos

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