Fisica general
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Este documento presenta 6 problemas de física para olimpiadas. Los problemas cubren temas como movimiento con aceleración constante, fuerzas aplicadas a cuerdas, gases en contenedores cilíndricos, campo eléctrico entre nubes y la tierra, oscilaciones de varillas dobladas y coeficientes de rozamiento estático. El documento proporciona los datos necesarios para resolver cada problema.
Fisica general
- 1. Programa para Olimpiadas de F´ ısica Editor:Hugo Luyo S´nchez a 16 de noviembre de 2011 an F´ ısica General nm 1. Dos escarabajos A y B, permanecen en los extremos de una banda de goma el´stica colocada a sobre una mesa horizontal. La posici´n inicial de los escarabajos son (0, 4l) y (0, −l), como se o muestra en el diagrama. Un nudo, sobre la banda, est´ inicialmente localizado en el origen. a Los escarabajos comienzan a moverse simult´neamente a lo largo de la mesa. A se mueve a y en la direcci´n +y con una aceleracion constante a desconocida.El escarabajo B se mueve o r´pidamente adquiriendo una velocidad v en la direcci´n +x. Como los escarabajos se mueven, a o del escarabajo A. e Fe el nudo sobre la banda pasa a trav´s de un punto de coordenadas (2l, l).Hallar la aceleraci´no d ar ch Ri 2. El extremo de una cuerda est´ fija a una pared vertical y el otro extremo es jalado por una a fuerza horizontal de 20 N. La forma de la cuerda flexible es como se muestra en la figura. Hallar su masa.No faltan datos. ub Cl 1
- 2. 3. Un pesado pist´n movible es soportado por un resorte dentro de un contenedor cil´ o ındrico vertical como se muestra . Cuando todo el aire es extraido del contenedor el pist´n est´ en o a equilibrio como se muestra en el diagrama 1, con solo una peque˜a separaci´n entre el pist´n n o o y la base del cilindro. Cuando una porci´n de gas a temperatura T es introducido por debajo o del pist´n, este alcanza una altura h como se muestra en el diagrama 2.¿Cu´l deber´ ser la o a ıa altura alacanzada por el pist´n medida desde la base del contenedor si el gas es luego calentado o a 2T ?. Asumir que el pist´n se mueven sin fricci´n y que el resorte obedece la ley de Hooke. o o an y nm Fe 4. La superficie baja de una nube de area A y la tierra pueden ser modelados como un par de ´ placas paralelas infinitas con densidades de cargas opuestas pero iguales.Suponer que el campo el´ctrico en la superficie de la tierra tiene una magnitud |Eatm | y apunta hacia la nube. e d a) Hallar la expresi´n para la densidad de carga total σ en la superficie baja de la nube. o Decir si es positiva o negativa. ar b) Supongamos que el agua en la nube forma gotas de agua radio r que lleva toda la carga de la nube. La gotas caen a la tierra y forman un charco de altura h directamente debajo de la nube. Hallar una expresi´n para la carga que lleva cada una de las gotas. o ch c) Para las gotas de la parte b), hallar una expresi´n para el campo el´ctrico |Egota | en la o e supericie de la gota originado unicamente por la carga de la gota. ´ ıpica tiene un radio r = 5,0 × 10−1 mm y el charco alcanza una altura Ri d ) Si una gota t´ h = 2,5 × 10−3 m, hallar la raz´n o |Egota | f= |Eatm | ub 5. Una varilla de masa m se dobla en un arco de radio R . Se suspende de su parte media y puede 2 oscilar libremente alrededor del punto P .La longitud del arco es 3 πR. Cl a) ¿Cu´l es el periodo de peque˜os angulos alrededor de P ? a n ´ b) Comparar con el periodo de un aro de masa m radio R. 2
- 3. 6. Experimento Determinar los coeficientes de rozamiento est´tico entre: a a) Una cualquiera de las caras de un bloque de madera y la mesa b) Una cara del bloque con lija y la mesa,probar con lija gruesa y lija delgada Para lo anterior usted debe disponer, de los siguientes elementos Bloque con una cara con lija an Una hoja de papel milimetrado Un chinche Un pedazo de cuerda ligera nm Indique por escrito en forma clara y concisa el procedimiento que usted emplea para la soluci´n o del problema. y Fe d ar ch Ri ub Cl 3