Este documento proporciona instrucciones para resolver 10 problemas de física relacionados con movimiento armónico simple, ondas, termodinámica y fluidos. Se pide calcular varias cantidades físicas como posición, velocidad, aceleración, energía, entre otras. También incluye 2 actividades integrales adicionales con más problemas similares para practicar diferentes temas de física.

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Actividad integradora 1
Instrucciones:
Resuelve cada uno de los siguientes problemas, para ello es necesario que revises
y comprendas los ejemplos explicados en el material. No olvides incluir todo el
procedimiento necesario para llegar a la respuesta.
1. Una partícula de 1 kg de masa se mueve con un movimiento armónico
simple. Cuando el tiempo es igual 50 s, la partícula pasa por y
cuando el tiempo es de 3 min, su velocidad es nula. El período de oscilación
es 5 s.
a. Calcula su posición.
b. Calcula la velocidad.
c. Calcula la aceleración máxima.
2. Para un resorte elástico ideal se aplica una fuerza de 72 dinas, este se
deforma 4 cm.
a. Calcula la constante elástica del resorte en dina/cm.
b. Calcula la deformación que provoca en el resorte una fuerza de 410
dinas.
3. Un oscilador armónico constituido por un muelle de masa despreciable, y
una masa en el extremo de 45 g tiene un período de 2 s.
a. Calcula la masa de un segundo oscilador, construido con un muelle
igual, para que la frecuencia de oscilación sea el doble.
b. Si las amplitudes de oscilación en ambos osciladores es de 9 cm,
calcula cuánto vale en cada caso la máxima energía potencial y la
máxima velocidad.
4. Un animal de 450 g se mueve en el extremo de un resorte que tiene una
constante elástica de 3.50 N/m, y que está bajo la acción de una fuerza
amortiguadora F =-bv.
a. Si b = 1000 g/s, calcula la frecuencia de oscilación que tiene el animal.
b. Calcula con que valor de b la amortiguación será crítica.
5. Una barra de masa de 2 kg y de longitud 5 m está articulada por su punto
medio, de manera que puede girar sin fricción. Un extremo de esta barra está
conectado al suelo a través de un muelle de constante elástica 150 N/m. El
conjunto está en equilibrio cuando el muelle está perpendicular a la barra.
Calcula el período de este movimiento.
6. Las dimensiones de una alberca rectangular son 22 m de largo y 10 m de
ancho y 2 m de profundidad.
a. Calcula la presión manométrica en el fondo de la piscina.
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b. Calcula la fuerza total en el fondo debida al agua que contiene.
7. Un estanque con agua en el cual hay un orificio en la pared a 3.5 m de
profundidad, el gasto es de 2 l/s. Calcula el gasto cuando se aplica a la
superficie libre del líquido una presión de 13 Kgf por cm2.
8. En una manguera con un diámetro interior de 2 cm fluye agua a una tasa de
20 mm/s
a. Calcula la velocidad del agua en la manguera
b. Si el diámetro interior es de 1 cm, calcula la velocidad de salida del
agua.
9. Dos objetos unidos entre sí, uno de 110 g masay el otro de masa 30 g de
masa, se cuelgan del techo por medio de un muelle de constante elástica
igual a 20 N/m. Los dos cuerpos están en reposo, pero en un determinado
instante se retira del muelle el cuerpo de menos masa por lo que la masa
mayor comienza a oscilar efectuando un movimiento armónico ligeramente
amortiguado debido a la fricción del objeto con el aire.
a. Calcula la energía total con que comienza a oscilar.
b. Calcula el tiempo necesario que debe transcurrir para que la energía
del oscilador se reduzca a la cuarta parte de la inicial.
10. Suponga que la densidad del agua de mar es 1.2 X 104 kg/m3 y que la presión
atmosférica en la superficie del mar es de 1.3 X 105 Pa. Suponga además que
la densidad no varía con la profundidad. Calcula la presión a 3 y 15 m de
profundidad.
Actividad integradora 2
Instrucciones:
Resuelve cada uno de los siguientes problemas, para ello es necesario que revises
y comprendas los ejemplos explicados en el material. No olvides incluir todo el
procedimiento necesario para llegar a la respuesta.
1. Una onda longitudinal se propaga por un resorte que tiene un extremo unido
a una fuente vibratoria. Si la frecuencia de la vibración es de 20 Hz y la
longitud de onda es de 22 cm.
a. Calcula la velocidad de propagación.
b. Calcula la ecuación de la onda, si la elongación máxima es .3 cm y se
propaga en sentido positivo en el eje X.
2. Una cuerda puesta horizontalmente vibra transversalmente con movimiento
ondulatorio en el eje Y en una ecuación .
a. Calcula la dirección con que se propaga la onda.
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b. Calcula la velocidad con que se propaga la onda.
c. Calcula la longitud de onda.
d. Calcula la frecuencia del movimiento.
3. Dos ondas transversales polarizadas con el mismo plano de polarización, se
propagan en una cuerda en la misma dirección, tienen una frecuencia de 90
Hz las dos, una longitud de onda igual a 1.5 m y una amplitud 0.02 m, pero
están desfasadas 50º.
a. Calcula la velocidad de propagación de las ondas en esa cuerda.
b. Calcula la amplitud de la onda resultante y su ecuación de onda.
c. Calcula la velocidad máxima en cualquiera punto de la cuerda.
4. Dos focos sonoros emiten simultáneamente ondas de la misma frecuencia,
que es de 445 Hz, siendo la velocidad del sonido en el aire c = 340 m/s. Si
colocamos un aparato que registra sonidos a una distancia de 100 m del
primer foco y a 102 m del segundo ¿se registrará el sonido en el
aparato? Justifica tu respuesta.
5. Un amplificador aumenta la tensión de entrada de 7 voltios a 80 voltios.
Calcula la ganancia de dicho amplificador, en decibelios.
6. La intensidad del sonido mínimo audible por una persona es de 10–12 W/m2.
Si la potencia acústica es 5π X 10−8 W. Calcula la distancia mínima que debe
alejarse una persona de una fuente sonora para no oírla.
7. Un carro viaja a una velocidad de 18 m/s, y su claxon emite un sonido cuya
frecuencia es de 240 Hz. Si una persona camina en el mismo sentido a una
velocidad de 3 m/s. Calcula la frecuencia que percibe la persona.
8. En una alberca circular que tiene de 4 m de radio, se produce una
perturbación, justo en el centro, que origina un movimiento ondulatorio en la
superficie, la longitud de onda es de 65 cm y tarda 9 s en llegar a la orilla.
a. Calcula el período y la frecuencia del movimiento.
b. Calcula la amplitud, si al cabo de medio segundo la elongación es de
3 cm.
c. Calcula la elongación de un punto situado a 4 cm del foco emisor en
el instante t = 10 s.
9. Una emisora de radio emite con una frecuencia de 40 M Hz y otra con una
frecuencia de 200 M Hz. Si la intensidad de ambas es la misma y no hay
amortiguamiento.
a. Calcula sus longitudes de onda.
b. Calcula la relación de sus amplitudes en un punto equidistante de
ambas, ¿qué emisora llega con mayor amplitud?
10. Un tren pasa por un puente a 115 km/h y emite un sonido de 510 Hz. Calcula
la frecuencia que percibe una persona situada cerca de la vía, al acercarse el
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tren y al alejarse.
Actividad integradora 3
Instrucciones:
Resuelve cada uno de los siguientes problemas, para ello es necesario que revises
y comprendas los ejemplos explicados en el material. No olvides incluir todo el
procedimiento necesario para llegar a la respuesta.
1. Para calentar 500 g de x sustancia de 10°C a 30°C, se utilizan 8000 J. Calcula
el calor especifico de la sustancia.
2. Se necesita llenar una tina para bañar al bebé y sólo se abre el agua caliente
a 55º C y se llenan 90 litros. Calcula cuantos litros de agua fría a 10º C se
necesitan para que el agua quede a 38º C.
3. Un calorímetro de latón de 180 g de masa tiene agua a una temperatura de
19° C. Se meten 95 g de hielo a 0° C y cuando alcanza el equilibrio térmico,
quedan 14 g de hielo sin derretir.
a. Calcula la masa de agua a 19° C que contenía el calorímetro.
b. Calcula la masa de agua a 50° C que se debe añadir para que la
temperatura final sea de 17° C.
4. Un sistema intercambia 550 J de trabajo y 620 J de calor con el exterior.
a. Calcula la variación de su energía interna si el sistema recibe calor y
realiza trabajo.
b. Calcula la variación de su energía interna el sistema cede calor y
realiza trabajo.
c. Calcula la variación de su energía interna el sistema recibe calor y se
realiza trabajo sobre él.
d. Calcula la variación de su energía interna el sistema cede calor y se
realiza trabajo sobre él.
5. Cierto tanque de gas estacionario tiene una capacidad de 600 L.
Considerando que el gas es solamente butano, C4H10. Calcula la masa de gas
que contiene este tanque si a 20º C el gas ejerce una presión de 18 atm.
6. Dos moles de un gas monoatómico ideal realiza primero una expansión
isotérmica irreversible de 1 hasta 5 L manteniendo la temperatura constante
e igual a 300º K contra una presión de oposición de 9 atm y después una
compresión isotérmica irreversible desde 6 hasta 2 L manteniendo la
temperatura constante e igual a 330º K con una presión externa de 45 atm.
a. Calcula el trabajo realizado en la expansión.
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b. Calcula el trabajo realizado en la compresión.
7. Se introduce una mezcla de argón y de agua a un recipiente que contiene un
agente secante para poder eliminar el agua. Después de introducir la mezcla,
la presión es de 3 atm. Varias horas después la presión del argón disminuye
hasta 2.1 atm. El proceso se realizó a una temperatura de 21º C, el agua
pesaba 0.24 g originalmente.
a. Calcula la composición de la mezcla original de argón y agua.
b. Calcula el volumen del recipiente en el cual se colocó la mezcla.
8. Las llantas de un carro se inflan en cierta ciudad a 30 lb un día que la
temperatura es de 302º C. Al día siguiente la temperatura baja a 15º C.
a. Calcula la presión de las llantas a esta temperatura.
b. ¿Corre algún riesgo por estos cambios de temperatura?
9. Da un ejemplo donde se pida calcular el calor latente.
10. Se desea construir un tanque esférico cuya presión máxima de trabajo sea
de 130 atm, para almacenar 115 kg de CO2. La temperatura máxima que
puede alcanzar el CO2 es de 200 ºC. Calcula el diámetro interior del tanque,
utilizando la ecuación del gas ideal y la ecuación de Van der Waals.
Actividad integradora 4
Instrucciones:
Resuelve cada uno de los siguientes problemas, para ello es necesario que revises
y comprendas los ejemplos explicados en el material. No olvides incluir todo el
procedimiento necesario para llegar a la respuesta.
1. Calcula la velocidad con la que la luz se propaga en el zafiro y en el metanol.
2. Calcula en índice de refracción del cloruro de sodio con el disulfuro del
carbono.
3. Si la distancia entre la Tierra y la Luna fuera de 290,000 km. Calcula el tiempo
que tardaría la luna en recorrer esa distancia.
4. Calcula el ángulo crítico para la luz que pasa del cuarzo al agua.
5. El ángulo de incidencia crítico para que se produzca le reflexión total en un
material es 30º. Calcula el ángulo de Brewster.
6. En el fondo de un recipiente lleno con un líquido de índice de refracción n =
1.3 hay un vidrio, que forma un ángulo con la parte del fondo del recipiente.
Con un rayo de luz se ilumina la superficie del líquido con un ángulo de 50º
respecto a la normal.
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a. Calcula el ángulo que debe formar el vidrio con el fondo, para que la
luz que incida sobre ella lo haga bajo el ángulo de Brewster.
b. Calcula el ángulo que forma con la superficie del líquido el rayo que
se transmite fuera de éste después de haberse reflejado en el vidrio,
así como su estado de polarización.
7. Se quiere que un espejo esférico y cóncavo forme una imagen invertida de
un objeto sobre una pared que se encuentra a 400 cm del espejo. El objeto
mide 7 mm y la imagen tiene una altura de 35 cm.
a. Calcula la distancia a la cual se debe colocar el objeto del espejo.
b. Calcula el radio de curvatura del espejo.
8. Se obtiene una imagen real a 6 cm de la lente convergente, si el objeto está
situado a 25 cm de la lente. Calcular la distancia focal imagen.
9. Las distancias focales de la lente objetivo y del lente ocular de un
microscopio son 1 cm y 0.8 cm, y la distancia entre ambas lentes es 17 cm.
Calcula el aumento del microscopio.
10. El objetivo de una cámara de fotos es una lente delgada de 23 dioptrías de
potencia (P = 1/f). Con esta cámara se quiere tomar una foto a una persona
de 1.70 m de altura, situada a 1.1 m de la lente.
a. Calcula la distancia entre la lente y la película fotográfica.
b. Si la película tiene una altura de 24 mm, ¿saldrá una foto de cuerpo
entero?
11. En unos lentes, las distancias focales del objetivo y del ocular son 8.5 cm y 3
cm. Calcula cuánto se debe desplazar el ocular para que se forme una
imagen real sobre una placa situada a 33 cm de distancia del ocular, de un
objeto situado 2.3 m delante del objetivo.
Instrucciones
Avance del proyecto final
Conecta un micrófono a un amplificador y la salida de éste a las placas de
desviación vertical de un osciloscopio.
Observa las siguientes consideraciones:
1. ¿Cuáles son las ondas que se producen en el osciloscopio al
a. reír?
b. llorar?
c. toser?
2. ¿Las ondas son de la misma amplitud?
3. ¿Qué pasa cuando aplaudes?
4. La intensidad de la nota La es 440hz, produce esta nota y dibuja la onda que
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se produce en el osciloscopio.
5. Dibuja todas las ondas que se crearon y el valor de intensidad del sonido
que implementaste.
Entrega la implementación o simulación a tu profesor.
Entrega el avance de tu proyecto a tu profesor en formato de desarrollo de proyecto.
Entrega del proyecto final
Investiga en distintas fuentes bibliográficas, revistas, biblioteca digital, etc., para
profundizar más en el tema (no copies lo visto en clase):
 Define qué es una onda.
 Describe los fenómenos ondulatorios.
 Define qué es periodo y frecuencia.
 Da un ejemplo de los mismos donde se pida calcular el periodo y la
frecuencia.
 Explica cuáles son los tipos de ondas.
 Da un ejemplo de ondas.
 Explica el proceso de las ondas en un volcán (cómo se originan, cómo se
detectan, dónde se producen).
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