12a OLIMPIADA
BOLIVIANA DE FÍSICA
2da Etapa, 3 de Junio de 2007: 4º de Secundaria
SOLUCIÓN
Parte
Conceptual (40%)
1.- (10%) Un objeto pesado
descansa en la plataforma de un camión. Cuando éste acelera, el objeto permanece
en su lugar sobre la plataforma y, por tanto, acelera también. ¿Cuál es la
fuerza que hace que el objeto acelere? Justifique su respuesta.
2.- (10%) Si un cuerpo sujeto a un
resorte (con el otro extremo del resorte sujeto a un punto fijo), se deja caer,
¿la disminución de su energía potencial gravitatoria, con respecto al suelo, es
igual al aumento de su energía potencial elástica? Justifique su respuesta.
3.- (10%) ¿Explique por que en una
carrera de ciclismo, los competidores marchan uno tras de otro? Y para
adelantarse a otro competidor que está por delante ¿por qué no lo rebasan
pasando junto a él?
4.- (10%) ¿Puede una partícula
pasar de una región de bajo potencial eléctrico a una de alto potencial y
disminuir al mismo tiempo su energía potencial eléctrica? Explique la
respuesta.
Parte
Práctica (60%)
5.- (15%) Un bloque de madera de
180,0 g está unido firmemente a un resorte horizontal como se observa en la
figura 1. El bloque se puede deslizar sobre la superficie de una mesa cuyo
coeficiente de fricción es 0,30. Una fuerza de 20,0 N comprime el resorte una
longitud de 16,0 cm. Si se retira la fuerza y se libera el resorte de está
posición, ¿qué distancia mas allá de la posición de equilibrio se estirará el
resorte en su primera oscilación? (g = 9,8 m/s2).
Figura 1
6.- (15%) Se supone que una barra de
24 quilates (oro puro) es completamente sólida. Para comprobar esto, un
estudiante lleva la barra al laboratorio y, mediante una balanza encuentra que
su masa es de 1,00 kg en el aire y de 0,93 kg al sumergirla por completo en agua. ¿Es sólida la barra?
(ρAu = 19,3 g/cm3) Justifique su respuesta.
7.- (15%) Un trozo de cobre de 3,0 kg de masa
cuya temperatura es 460,0° C se introduce en un recipiente que contiene una
mezcla de hielo y agua a 0,0° C. Cuando se alcanza el equilibrio, el trozo de
cobre está a 0,0° C. ¿Cuánto hielo se fundió en el proceso? (CCu = 0,093 Kcal/kg °C; LHielo
= 80 Kcal/kg °C).
8.- (15%) Dos cargas de +2,7
μC y – 3,5 μC se colocan a una distancia de 25,0 cm. ¿Dónde se puede
colocar una tercera carga para que no experimente una fuerza neta?
Solución Parte Conceptual
1.- La fuerza que hace acelerar al objeto es la fuerza de fricción.
2.- No, ya que al bajar el cuerpo también aumenta su energía cinética, por lo tanto la disminución de la energía potencial gravitatoria es igual al aumento de la energía cinética y de la energía potencial elástica.
3.- Cuando un cuerpo pasa un lugar, éste queda vacío por un instante muy pequeño y posteriormente el aire ocupa ese lugar, ejerciendo una presión, esto ayuda a dar mayor impulso al corredor. Por la razón mencionada si otro corredor quiere pasar al que está delante de él, pasando por su lado, éste será empujado hacia el corredor que está adelante, produciéndose un choque.
4.-
En la figura se observa que V 2 < V 1, entonces
al pasar q o de un potencial mayor a uno menor su distancia con respecto
de q disminuirá, y por lo tanto, su energía potencial eléctrica aumentara, ya
que: 
Solución Parte Práctica
5.-
Para hallar la constante de rigidez,
F = k x → 
→ 
→ k = 125 N/m
Aplicando balance de energía,
→ 
→
= 
x = 0,16 [m]
6.-
E = W – W’ → ρagua g VAu = W – W’
→ 
→ VAu
= 7,0 x 10 -5 m 3
ρagua = 14 x 10 3 [kg/m3]
entonces,
→ 
→
Por lo tanto, como la densidad del oro puro es 19300 kg/m3 entonces, la barra no es sólida.
7.- Q Cu = CCu m Cu ( T e – ToCu ) = ( 0,093 ) ( 3,0 ) ( 0,0 – 460,0 )
Q Cu = - 1,3 x 10 5 cal
QHielo = m Hielo L Hielo luego, como Q Hielo = - Q Cu entonces,
m Hielo = 1,6 [kg]
→ 
→
8.-
y 
luego, como F 1 = F2 , entonces
= 
→ 
→
→ 
→ 
= 
x = 1,9 [m]
entonces,