Practica fis segundoparcia

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON
FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE FISICA
CURSO PREFACULTATIVO 2012
1
PRACTICA DE PROBLEMAS AREA FISICA
2do EXAMEN PARCIAL
1 Una esfera de 0.5 Kg se desliza sobre un alambre curvo a partir del reposo en el punto
A como se observa en la figura, el segmento que va de A a B no tiene fricción, el
segmento d B a C es áspero.
a) Hallar la rapidez de la esfera en B.
b) Si la esfera llega al reposo en C calcular el trabajo realizado en ir de B a C.
c) Cual es el trabajo neto realizado por las fuerzas no conservativas para ir de A a C.
2 Con los siguientes datos: m = 10[Kg], g = 10[m/s2
], µAD =0.3, el ángulo es de 60º con al
horizontal Determinar:
a) ¿Qué distancia total en [cm] recorre hasta que se detiene?,
b) ¿Con que velocidad llegara al punto “C” el cual se encuentra a la mitad de distancia
“BD”?.
A
B D
60º
C
3 La velocidad de sustentación de un avión es de 144[km/h] y su masa es de 15000[Kg].
Si de dispone de una pista de 1000[m], la potencia mínima en [kW] que debe
desarrollar el motor para que el avión pueda despegar es:

2
a) 24 b) 240 c) 2400 d) 2.4 Ninguno
4 Dos esferillas iguales e igualmente cargadas con q = 16x10-6
[C] se suspenden del
mismo punto mediante hilos de 50[cm] de longitud. Debido a la repulsión entre ambas,
se separan 80[cm]. Hallar el peso de cada una de las esferillas.
a) 2.5[N] b) 2.7[N] c) 3.0[N] d) 2.4[N] e) Ninguno
5 Hallar la intensidad del campo eléctrico en el punto “A”, si las cargas: q1 = q3 = -
24x10-12
[C] y q2 = + 6x10-12
, r1 = 12[cm].
a) 40[N/C] b) 50[N/C] c) 30[N/C] d) 0[N/C] e) Ninguno
q1
A
30º 30º
q2 q3
r1
6 Hallar la intensidad del campo eléctrico en el centro de un cuadrado si en sus vértices se
sitúan las cargas q1 = q3 = 7.6x10 - 12
[C], q2 = - 4x10 - 12
[C], q4 = 10x10 - 12
[C], L =
6[cm].
a) 70[N/C] b) 60[N/C] c) 55[N/C] d) 85[N/C] e) Ninguno

3
7 Determinar el potencial absoluto para cada una de las siguientes distancias,
medidas desde una carga de + 2[µC]: r1 = 10[cm], y r2 = 50[cm]. ¿Cuánto
trabajo se requiere para mover una carga de 0.05[µC] desde r2 hasta r1?.
R.: 1.8x10 - 5
[V] ; 36[kV] ; 7.2[mJ].
8 En la siguiente figura la carga “A” tiene + 200[pC], mientras que la carga en “B” es de -
100[pC]
a) Calcular el potencial absoluto en los puntos “C” y “D”. R.: - 2.25[V] ; + 7.88[V]
b) ¿Cuánto trabajo se debe hacer para llevar una carga de + 500[µC] desde el punto
“C” al punto “D”?. R.: 5.06[mJ]
A BD C
20 [cm] 60 [cm] 20 [cm]
+ 200[ pC] - 100[ pC]
9 En la siguiente figura la intensidad de campo E = 2[kV/m] y d = 5[mm]. Se dispara un
protón desde la placa “B” hacia la placa “A” con una rapidez de 100[km/s]. ¿Cuál será
su rapidez un instante antes de golpear a la placa “A”?. R.: 89.91[km/s]
10 Las siguientes cargas puntuales están colocadas sobre el eje “x”: q1 = + 2[µC] en x =
20[cm], q2 = - 3[µC] en x = 30[cm] y q3 = - 4[µC] en x = 40[cm]. Encontrar el potencial
absoluto en x = 0[m]

4
11 La combinación en serie de los dos capacitores que se muestran en la
siguiente figura está conectada a una diferencia de potencial de 1000[V]. A
partir de dicha información se pide:
a) Calcular la capacitancia equivalente. R.: 2[pF]
b) La magnitud de las cargas en cada capacitor. R.: 2[nC]
c) La diferencia de potencial de cada capacitor. R.: 0.67[kV] ; 0.33[kV]
d) La energía almacenada en cada capacitor y en la combinación. R.: 0.67[μJ] ; 0.33[μJ] ; 1[μJ]
V1
1000[V]
V2
C1 C2
3 [pF] 6 [pF]
+
+
+
+
-
-
-
-
12 La combinación de capacitores en paralelo que se muestran en la siguiente figura está
conectada a una fuente que suministra una diferencia de potencial de 120[V]. A partir
de dicha información se pide:
a) Calcular la capacitancia equivalente. R.: 8[pF]
b)La cargas en cada capacitor. R.: 0.24 [nC] ; 0.72 [nC]
c) La carga en la combinación. R.: 0.96 [nC]
C1
C2
2 [ pF ]
6 [ pF ]
+
+
+
+
-
-
-
-
+ -
120 [ V ]
13 Dos condensadores de 3[pF] y 6[pF], están conectados en serie y el conjunto se conecta
a una fuente de tensión de 100[V]. Hallar la capacitancia total del sistema en [pF] y la
carga en el primer capacitor en Coulomb.

5
a)2[pF]; 2x10-10
[C] b) 3[pF]; 5x10-10
[C] c) 4[pF]; 3x10-10
[C] d)
2[pF]; 3x10-10
[C] e) Ninguno
14 Cada una de las placas paralelas de un capacitor tiene un área de 200[cm2
], y
se encuentran separadas por un espacio de aire de 0.4 [cm].
Calcular su capacitancia. R.: 44.25[pF]
15 Cada una de las placas paralelas de un capacitor tiene un área de 200[cm2
], y se
encuentran separadas por un espacio de aire de 0.4 [cm].
a) Calcular su capacitancia. R.: 44.25[pF]
b)Si el capacitor está conectado a una fuente que suministra una diferencia de
potencial de 500[V], calcular la carga, la energía almacenada y el valor de la
intensidad de campo entre las placas. R.: 22.13 [nC] ; 5.53 [µJ] ; 1.25x10 5
[V/m]
c) Si un líquido con una constante K = 2.6 se vacía entre las placas para sustituir el aire
¿Qué carga adicional le suministrará al capacitor la fuente de 500[V].? R.: 35[nC]
16 Tres resistencias iguales se conectan en serie cuando se aplica cierta diferencia de
potencial a la combinación, ésta consume una potencia total de 10[w]. ¿Qué potencia
consumirá si las tres resistencias se colocan en paralelo a la misma diferencia de
potencial? R.: 90[w]
a) 60[w] b) 70[w]] c) 80[w] d) 90[w] e) Ninguno
17 En un circuito en serie simple circula una corriente de 5[A]. Cuando se añade una
resistencia de 2[Ω] en serie, la corriente decae a 4[A]. ¿Cuál era la resistencia original
del circuito en [Ω]?.
a) 16 b) 12 c) 8 d) 4 e) Ninguno
18 Un electrodoméstico toma 3[A] a 120[V]. Si el voltaje cae 10%, ¿cuál será la corriente
en [A], suponiendo que no cambie nada más?

6
a) 2.1 b) 1.8 c) 2.7 d) 2.4 e) Ninguno
19 Por un alambre de cobre de sección circular cuyo radio es de 0.8 [mm] y de longitud de
628.32 [m] pasa una corriente de 10[A]: ¿Cuál es la energía disipada durante 10[s]?.
Resistividad del Cu :ρCu = 1.7x10-8
[Ωm]
a) 8.52x103
[J] b) 5.31 x 103
[J] c) 9.33 x 103
[J]
d) 9.55 x 103
[J] e) Ninguno
20 Un alambre de 1000[m] de longitud y resistividad 1.7x10-8
[Ωm], está conectado a una
fuente de tensión de 200[V]. ¿Cuál será el área de sección y su diámetro si queremos a
través de ella atraviese una corriente de 10[A]? R.: 8.5x10-7
[m2
] ;
1.04[mm]
21 ¿Cuánta potencia, en hp, debe ser desarrollada por el motor de un
automóvil de 1600 kg que avanza a 26 m/s en una carretera llana si las
fuerzas de resistencia totalizan 720 N? R.
25hp
22 En una competencia de ciclismo, un competidor y su bicicleta tienen una masa total de
100 Kg. El ciclista puede desarrollar una potencia de 0,2 hp (149.14 w) de manera
continua. Calcule la velocidad del ciclista subiendo un plano inclinado en 10o. Desprecie
las perdidas por fricción. R. 0,876 m/s
23 Un motor eléctrico con una eficiencia del 60 % que requiere una energía
suministrada de 1 K W esta subiendo un caja de 100 Kg a velocidad constante. Calcule
el valor v de la velocidad de la caja moviéndose hacia arriba.
R. 0.612 m/s
10°
v0

7
24 Un hombre que corre tiene la mitad de la energía cinética de un niño de la
mitad de la masa que él posee. El hombre aumenta su velocidad a razón de 1.00
m/s y luego tiene la misma energía cinética que el niño. ¿Cuáles eran las
velocidades originales del hombre y del niño? R. 2.41 m/s y 4.82
m/s
25 El teorema trabajo-energía tiene validez para las partículas a cualquier velocidad.
¿Cuánto trabajo debe efectuarse para aumentar la velocidad de un electrón desde el reposo
(a) hasta 0.50c, (b) hasta 0.99c, y (c) hasta 0.999c?
R. a) 79.1 keV, b) 3.11 MeV y c) 10.9 MeV
26 ¿Si el bloque en el diagrama se suelta desde la posición A, a qué altura hB en la posición
B se detendrá momentáneamente antes de empezar a bajar?
R. 1.46 m
27 Si la niña lanza la pelota con una velocidad
horizontal de 8 pies/s, determine la distancia d de
manera que la pelota rebote una vez en la superficie
suave y después caiga en la taza en C. Tome e=0.8.
R. 8.98 pies
hA=3 m
hB
6
m=2 kgA
B
µk=0.1
50º 40
d
B
A
C
3

8
28 Dos discos lisos A y B tienen las velocidades iniciales que se indican un
instante antes de chocar en O. Si ambos tienen masas mA=10 kg y mB=8 kg,
determine sus velocidades justo después del impacto. El
coeficiente de restitución es 0.4.
R. 6.47 m/s y 3.32 m/s
29 Ricardo, que tiene una masa de 78.4 kg, y Judith, quien
pesa menos, se divierten al anochecer en un lago dentro de una canoa de 31.6 kg. Cuando la
canoa está en reposo en aguas tranquilas, intercambian asientos, los cuales se hallan
separados a una distancia de 2.93 m y simétricamente situados con respecto al centro de la
canoa. Ricardo observa que la canoa se movió 41.2 cm con relación a un tronco sumergido
y calcula la masa de Judith. ¿Cuál es esta masa?
R. 55.2 kg
30 En cada vértice de un triangulo equilátero se colocan cargas eléctricas puntuales Q = 2
pC (igual valor y signo); determine la magnitud o intensidad del campo eléctrico
resultante en el baricentro del triangulo de lado 2 cm. (Baricentro es el punto de
intersección de las tres medianas de un triangulo. Mediana es el segmento comprendido
entre un vértice y el punto medio del lado opuesto)
a) 170 N/C b) 450 N/C c) 0 N/C d) 180 N/C e) Ninguno
B
vA=7 m/s
12
5
A
vB=3 m/s

9
31 Determine la carga eléctrica positiva en μC almacenada en una de las placas
del condensador
de 8 μF .
a) 96 μC b) 84 μC c) 12 μC d) 72 μC e) Ninguno
32 En cada vértice de un triangulo equilátero se colocan cargas eléctricas puntuales Q = 2
pC (igual valor y signo); determine la magnitud o intensidad del campo eléctrico
resultante en el baricentro del triangulo de lado 2 cm. (Baricentro es el punto de
intersección de las tres medianas de un triangulo. Mediana es el segmento comprendido
entre un vértice y el punto medio del lado opuesto)
a) 170 N/C b) 450 N/C c) 0 N/C d) 180
N/C e) Ninguno
33 El potencial eléctrico provocado por una carga puntual Q a la distancia de 6 m es 240 V.
Calcular el valor de Q. Considere K=9x109
N*m2
/C2
a) 240x10-9
C b) 110x10-9
C c) 160x10-9
C d) 80x10-9
C e) Ninguno
34 En un sistema de coordenadas, una carga q1 = 7.0 μC está localizada en el origen y una
segunda carga q2 = -5.0 μC esta sobre el eje de las x, a una distancia de 0.30 m del origen
como muestra la figura. Determinar el valor de la magnitud del campo eléctrico en el punto
P cuyas coordenadas son (0i;0.40j).
a) 2.7x105
N/C b) 3.7x105
N/C c) 4.7x105
N/C
d) 3.7x104
N/C e) Ninguno
8 μF
2 μF
4 μF12 V

10
35 Dos condensadores de (primer capacitor) 3 pF y (segundo capacitor) 6 pF,
están conectados en serie y el conjunto se conecta a una fuente de tensión de 100
V hallar la capacitancia total del sistema en pF y la carga en el primer capacitor
en Coulomb.
a) 2 pF; 2x10-10
C b) 2 pF; 2x10-10
C c) 2 pF; 2x10-10
C d) 2 pF; 2x10-10
C
e) Ninguno
36 Para el circuito que se muestra a continuación
determinar la corriente “I”
a) 3 A b) 1.9 A c) 3.9 A
d) 2.9 A e) Ninguno
37 Hallar el valor de la reacción normal de la pared vertical sobre la
esfera cargada; se sabe que el sistema se encuentra en equilibrio y que
todas las superficies son lisas. Considere que q2=4q1=40 μC el peso de
la carga 1 es 10 N
a) 20 N b) 40 N c) 70 N d) 80 N e) Ninguno
5 Ω
7 Ω
2 Ω
20 V
0.4 Ω
20 cm
Q2Q1 45º
+ +

11
38 En los vértices de un cuadrado de 10 cm. De lado se han colocado cargas
puntuales de 200 pC, -400 pC , 100 pC y -400 pC respectivamente
(mantener el orden de la distribución de cargas). Determine la magnitud del
campo eléctrico resultante en el centro del cuadrado.
a) 170 N/C b) 450 N/C c) 720 N/C d) 180 N/C e) Ninguno
39 Si el sistema de condensadores que se muestra, almacena
1,6 milijoules; determine el valor de “C”
a) 4 μF b) 3 μF c) 2 μF
d) 1 μF e) Ninguno
40 En los vértices de un cuadrado se colocan consecutivamente 20 μC Q y 20 μC como
muestra la figura. Cual debe ser el valor de Q en μC para que en el cuarto vértice (donde
no existe carga eléctrica) el campo eléctrico resultante sea nulo.
a) 240− μC b) 220− μC c) 230− μC d) 210−
μC e) Ninguno
41 Determine la capacitancia equivalente en pF de la figura mostrada
a) 0.5 pF b) 5 pF c) 2 pF d) 3.5 pF
e) Ninguno
1 μF C40 V C
1 pF2 pF 2 pF
20 μC
20 μC
Q

12
42 Un bloque desciende deslizándose por la pista
curva y lisa mostrada en la figura. Posteriormente
asciende por un plano inclinado rugoso cuyo
coeficiente de roce cinético es μc y donde θ es el
ángulo de inclinación del plano. ¿Cuál es la altura
máxima a la que asciende el bloque por el plano?
Resp.:
43 El motor de un automóvil que se mueve sobre una carretera plana, debe vencer la
resistencia del aire y debe hacer trabajo en deformar los neumáticos para que rueden
(resistencia de la carretera). A 80 km/h las fuerzas efectivas para el avance debido a estos
efectos son aproximadamente iguales. La resistencia de la carretera es esencialmente
independiente de la velocidad, sin embargo, en vista que la resistencia del aire varía
aproximadamente con el cuadrado de la velocidad. a) Encontrar el factor por el que la
potencia entregada a los neumáticos será incrementado si la velocidad es el doble. b) Por
que factor el número de millas por galón será reducido si la velocidad es el doble.
Resp.: 5, 2/5
44 En una planta de cerveza, los envases viajan a lo largo de
varias cintas transportadoras de una unidad a otra, como ser
esterilizadores, abastecedores de cerveza, máquinas
selladoras y etiquetadoras. En un punto una botella de masa
m comienza desde el reposo y se desliza una distancia s
hacia abajo sobre una rampa inclinada en una ángulo θ
sobre la horizontal. Allí golpea a un resorte de constante de resorte k ¿Cuál es la
compresión del resorte? m = 2 kg, k = 15 N/m, s = 5 m y θ = 35°.
Resp.: 3.59 m
θµ cot1
max
c
h
y
+
=

13
45 Un ingeniero está buscando diseñar un parachoques para camiones fuera de
control que se sueltan sin control descendiendo por una pendiente muy
pronunciada. Las especificaciones requieren frenar un camión de masa 25000 kg
moviéndose a 24 m/s con una aceleración de frenado que no exceda 5g (donde g=9.8 m/s2).
a) ¿Cuál es la constante del resorte requerido? b) ¿Cuánto será la deformación por
compresión del resorte? c) ¿El diseño suena factible para Ud.?
Resp.: 1.04x105 N/m, 11.8 m.
46 Una masa pequeña m, es soltada desde el reposo desde la cima de
una superficie esférica sin fricción. ¿Con qué velocidad dejará de
estar en contacto con la esfera de radio 20.6 m?
Resp.: 11.6 m/s
47 Una maquina de Atwood consiste en dos masas m1 y m2 unidos por una
cuerda ligera que pasa sobre una polea. Inicialmente la masa mas pesada esta
situada a una distancia h sobre el piso. Las masas son soltadas desde el
reposo. ¿A qué velocidad están moviéndose las masas cuando la mas pesada
golpea el piso?. Aquí m1 = 4 kg, m2 = 6 kg y h2= 3 m. (La cuerda es lo
suficientemente larga de tal manera que la masa menos pesada no alcanza la
polea. Dispositivos como éste son usados en la construcción de elevadores).
Resp.: 3.4 m/s
48 Una carga q1 = +4 µC (1 µC =10-6 C) está situado en el origen. Una carga q2 = +9 µC
esta situado sobre el eje x en x = 4 m. ¿Dónde sobre el eje x puede ser colocada una carga
negativa q3, de manera que la fuerza resultante sobre ésta es cero? ¿Hay alguna posición
fuera del eje x donde la fuerza sobre q3 sea cero?
Resp.: 1.6 m; No

14
49 Tres cargas positivas idénticas son colocadas en los vértices de un triángulo
equilátero de lado L. ¿Qué fuerza experimenta una de las cargas?
Resp.:
50 Tres esferas pequeñas idénticas, cada una de masa m, son atadas a cuerdas ligeras de
longitud L. Cada una de ellas tiene una carga q y están suspendidas desde un punto común
¿Qué ángulo forman cada una de las cuerdas con la vertical? m = 0.02 kg, L =0.10 m y q =
8x10-8 C.
Resp.: 14.72°
51 En los vértices de un hexágono regular se colocan cargas eléctricas iguales de valor +q.
¿Que carga habrá que colocar en el centro del hexágono, para que todo este sistema de
cargas permanezca en equilibrio?
Resp.: - 1.83 q
52 Cien gotas esféricas pequeñas idénticas de mercurio están lo suficientemente cargadas
para levantarlos a un potencial V1. Si todas las gotas se unen para formar una sola gota
grande ¿Cuál será su potencial?
Resp.: 21.5 V1
53 Los capacitores C1 = 5 µF y C2 = 8 µF están conectados en serie a través de una batería
de 9 V. ¿Cuánta energía almacenan?
Resp.: 1.25x10-4 J
54 Un capacitor de placas paralelas de 200 µF tiene una separación entre placas de 0.60
mm. Una hoja de papel (k = 3.7) de 0.15 mm de espesor es deslizado entre las placas.
¿Cuánto será entonces la capacitancia?
Resp.: 244.63 µF
2
2
3
L
kq
F =

15
55 Un placa de aluminio de espesor L y área A es desplazado
hacia el interior de un capacitor de placas paralelas con una
separación entre placas d y área A, como se muestra en la
figura. El aluminio esta a una distancia x de una de las placas.
¿Cuál es la capacitancia de este acomodamiento?
Resp.:
56 Un capacitor de placas paralelas está llenado la mitad con un
dieléctrico con k =2.5 ¿Qué fracción de la energía almacenada
en el capacitor cargado es almacenada en el dieléctrico?
Resp.: 0.71
58 Un alambre de tungsteno de diámetro 0.40 mm y longitud 40 cm es conectado a una
fuente de poder de 36 V. ¿Cuál es la intensidad de la corriente a 20°C y a 800°C? En 20°C
la resistividad del tungsteno es 5.6x10-8 Ωm y α = 4.5x10-3 (°C)-1.
Resp.: 200 A, 44.4 A
59 Doce resistores idénticos de 1 Ω son conectados en
forma de un cubo. ¿Cuál es la resistencia entre las
terminales X y Y?
Resp.: 5/6 Ω
60 ¿Cuál es la diferencia de potencial entre los
puntos X y Y en este circuito?
Resp.: 4.32 V
Ld
A
−
0ε

16
61 Encontrar la corriente y la potencia que suministra la fuente de 40 V en el
circuito que se muestra en la
figura.
Resp.: 0.5 A, 20 W
62 ¿Cuál es la resistencia de la red infinita
mostrada aquí?
Resp.:
63 Una carga puntual positiva Q1 = 0.23 uC, se coloca a una distancia r=3.0 cm de otra
carga también puntual pero negativa Q2 = - 0.60 uC a) suponiendo que Q1 y Q2 están en el
aire Calcule el valor de la fuerza F1 que Q2 ejerce sobre Q1 b) Si las cargas estuvieran
sumergidas en gasolina ¿Cuál seria la magnitud de la fuerza de atracción entre ellas?
Resp: a) 1.38 N b) 0.60 N
R)31( +

17
64 Calcule la carga eléctrica total existente en 1 Kg de electrones
Resp: 1.7 x10-11
C.
65 Una carga eléctrica repele un péndulo eléctrico, situado a 5cm de distancia, con cierta
fuerza F para ejercer sobre el péndulo la misma fuerza F, una segunda carga debe estar a 10
cm de distancia sobre el ¿Esta segunda carga es mayor o menor que la primera ? ¿Cuántas
veces?
Resp: Cuatro veces mayor
66 Suponga que se pone una cuchara de cloruro de sodio en un vaso de aceite y otra en un
vaso de glicerina ¿En cual de ellos la sal se disolverá mas? ¿Por Que?
Resp: En la glicerina
67 Dos pequeñas esferas, ambas cargadas positivamente, presentan carga total de 5.0 x 10 -5
C. Se sabe que cuando están separados por una distancia de 2.0 m, se repelen con fuerza de
1.0 N. Determine el valor de la carga en cada esfera.
Resp: 1.2 x 10 -5
C y 3.8 x10-5
C

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