Examen Final Enero 2011 (2011)

Examen Español
Universidad Universidad Politécnica de Cataluña (UPC)
Grado Ingeniería de Sistemas de Telecomunicación - 1º curso
Asignatura Fonamentos de Física
Año del apunte 2011
Páginas 5
Fecha de subida 16/09/2014
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Departament de Física Aplicada ETSETB Fonaments de Física examen final ( prova test ) T10 24-1-11 U.P.C.
Prova : 230 00003 01 0 X0 (X0 = grup de teoria) Cadascuna de les qüestions va seguida de quatre respostes o opcions; cal seleccionar la millor en cada cas i marca-la al full de respostes; La numeració vàlida és la de la columna de l’esquerra ( escrita en caràcters petits ) Només es pot triar una resposta a cada qüestió. Resposta correcta : + 1 punt, resposta incorrecta: – 1/3 de punt, sense resposta 0 punts .
v(m/s) 1) Un cuerpo se mueve sobre una recta con la velocidad indicada en la gráfica.
Si en el instante inicial se encuentra en el punto x(0) = - 12 m , ¿en que punto se encuentra en el instante t = 5 s ? a) 12 m b) 24 m c) 28 m d) 40 m 10 8 6 4 2 0 t(s) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10  2) Un bote neumático se mueve con velocidad v B  3 , 4  m/s respecto a un punto del puerto, mientras  que un velero se desplaza a v V  6 , 0  m/s . ¿Cuál es el módulo de la velocidad relativa del bote respecto al velero? a) 1 m/s b) 3 m/s c) 5 m/s d) 7 m/s 3) Se lanza una pelota con una velocidad v0 , formando un ángulo  con la horizontal. ¿Cuál es el radio de curvatura de la trayectoria en este momento? 2 a) v0 2 2 b) v0 cos  g c) g 2 v0 g cos d) 2 v0 g sin   N 4) Un pequeño cuerpo está situado, sin deslizar, en el interior de un cono que gira sobre su eje, tal como indica la figura. Dibujamos el diagrama de fuerzas: además del peso P, la fuerza normal N y la fuerza de rozamiento Fr, ¿ que otra fuerza debemos añadir para completar el diagrama , de forma que la suma de todas ellas sea igual al producto m.a ( medido según el sistema de referencia inercial O )? a) b) c) b) T0 c) 2T0 P O d) ninguna, el diagrama está completo 5) El cuerpo A tiene una masa doble que el cuerpo B. Ambos están unidos por un hilo inextensible, que soporta una tensión máxima T0 . La máxima fuerza F con que se puede tirar el sistema desde el cuerpo A , sin que se rompa el hilo es: a) ½ T0 Fr F A B d) 3T0 6) Sea F=Fc+Fr la fuerza total aplicada sobre un objeto de masa m, resultado de la combinación de una fuerza conservativa Fc y una fuerza no conservativa Fr, ambas diferentes de cero. Si WF es el trabajo desarrollado por F tras un desplazamiento y EK, U y E son la energía cinética, potencial y mecánica respectivamente, entonces: a) WF=EK b) WF=−U c) WF=E d) ninguna de las anteriores es correcta 7) Sea el campo de fuerzas F x, y   3 y ,2 x  . El trabajo realizado por el campo sobre un objeto cuando se mueve con un movimiento rectilíneo desde el punto 4,0m , 2,0m  al punto 6,0m , 2,0m  vale: (todo expresado en unidades del S.I.) a) 10J b) 12J c) 20J d) 32J 8) Una partícula de masa m está sometida a una energía potencial unidimensional tal que U  ax 2  bx  c .
El sistema tendrá un punto de equilibrio estable si: a) a  0 9) b) b  0 c) c  0 d) a b  0 Una masa m = 0,2 kg oscila libremente alrededor de x=0, sin rozamiento, unida a un muelle de constante elástica k = 1000 N/m. Si en t = 0 la posición de la masa es x = 0,1 m y la velocidad es v = 10 m/s, la energía mecánica del sistema es: a) 5 J b) 10 J c) 15 J d) 20 J 10) La figura muestra el valor de la fuerza F que un cierto sistema mecánico ejerce en función de la posición x. ¿Entre que valores de x (en cm) es necesario colocar una partícula de masa m = 10 g para que su movimiento sea armónico simple? a) 20<x<40 b) 30<x<70 c) 60<x<80 15 F (N) 10 5 0 -5 0 d) 20<x<80 20 40 60 -10 80 -15 -20 11) Una masa m = 100 g se une a un muelle de constante elástica k = 1000 N/m. La masa se separa de la posición de equilibrio una distancia x = 10 cm y se suelta, partiendo del reposo, iniciándose una oscilación libre. Se observa que al pasar 10 s la amplitud de la oscilación se ha reducido a la mitad.
Teniendo en cuenta esta observación, la constante de tiempo del sistema es: a) 3,6 s b) 7,2 s c) 10 s d) 29 s 12) Dos cuerpos A y B de capacidades caloríficas CA = 350 J/K y CB = 50 J/K se encuentran térmicamente aislados a las temperaturas tA = 27 ºC y tB = 83 ºC respectivamente. Si ambos cuerpos se ponen en contacto térmico, pasado un tiempo largo, su temperatura final será: a) 110ºC b) 55ºC c) 34ºC d) 22ºC 13) Un sistema evoluciona del estado inicial A con entropía 12,0 J/K al estado final B con entropía 7,5 J/K. La variación de entropía del entorno del sistema podría ser: a) 8,5 J/K b) 3,0 J/K c) -2,0 J/K d) 0 14) El gráfico adjunto es la fotografía de un metro de cuerda tensa y elástica sobre la que se propaga una onda armónica con una velocidad de 200 m/s. El valor del periodo con que oscila transversalmente cada punto de la cuerda es: a) 0,10 ms b) 0,20 ms c) 0,50 ms (m) d) 1,0 ms 15) Sobre una cuerda cuya tensión es de 400 N y cuya densidad lineal de masa es de 10−2 kg/m, se propaga una onda armónica que transmite una potencia media de 4,0 W. La amplitud de la velocidad transversal es: a) 0,14 m/s b) 1,0 m/s c) 2,0 m/s d) depende de la frecuencia 16) El gráfico adjunto es la fotografía en t= 0 del desplazamiento transversal y(x, t) de una cuerda tensa y elástica sobre la que se propaga una onda armónica hacia la izquierda. En ese instante, la velocidad transversal es máxima y positiva en el punto cuya coordenada x vale: a) 0 m b) 2,0 m c) 4,0 m d) 6,0 m 100 x (cm) Respuestas 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 a c c d d a b a c a b c a d c d examen final (problemes ) Departament de Física Aplicada Fonaments de Física ETSETB U.P.C.
Notas provisionales: jueves 27 Notas definitivas: lunes 31 T10 24-1-11 Fin aceptación alegaciones: jueves 27 1) En la figura de la derecha se muestra la energía potencial U asociada a la fuerza aplicada sobre una partícula de masa m = 3,0 kg que puede deslizarse sin rozamiento según el eje x.
a) La fuerza es (marque con una cruz la respuesta correcta): 4 U (J) F (N) F (N) 4 2 2 4 2 -1 -1 0 1 2 3 4 5 X 6 -1 x (m) -2 -4 F (N) 0 1 2 3 4 5 6 -4 F (N) 6 0 1 2 3 4 5 6 x (m) -2 x (m) -2 -4 -6 4 4 2 2 -1 0 -2 1 2 3 4 5 6 x (m) -1 -4 0 1 2 3 4 5 6 x (m) -2 b) El valor de la fuerza aplicada en x=4m vale F(4m)= -4,0 N Supongamos que la partícula está inicialmente en el origen con una velocidad v0.
c) Si v0=0, la celeridad máxima de la partícula será v= 2,0 m/s d) Si v0=0, la partícula sólo podrá alejarse hasta xm= 4,0 m e) La máxima celeridad que la partícula puede alcanzar si se mueve con un movimiento oscilatorio armónico será: v= f) 1,15 m/s ..
Supongamos que en el deslizamiento de la partícula se produce un rozamiento de contacto con una cierta constante  desconocida. Determine el valor de la fuerza de rozamiento Fr para que, partiendo del origen con v0=0, la partícula se detenga en x=3,0m.
Fr= -1,3 N g) ¿ Qué sucederá inmediatamente después ? permanecerá quieta oscilará entre x=1m y x=3m .
X retrocederá seguirá hasta x=4,0m 2) Para caracterizar un circuito RLC en serie se realiza un experimento. Se conecta el circuito a un generador que suministra una tensión sinusoidal de amplitud constante VG= 5 V, en un amplio rango de frecuencias. El experimento consiste en variar la frecuencia f del generador y medir con un multímetro la amplitud de la corriente, I(f), que circula por el circuito (consideraremos nula la resistencia interna del multímetro). Se observa que cuando la frecuencia del generador es f1= 115 kHz, la amplitud de la corriente alcanza un valor máximo I(f1)= 30 mA.
Posteriormente, se aumenta la frecuencia hasta el valor f2 = 130 kHz, para el cual I(f2) es el 70% de I(f1), de manera que f2 corresponde a la frecuencia de corte superior. A partir de los datos obtenidos en el experimento, calcule los parámetros siguientes y escriba su valor en el lugar indicado (en una hoja aparte indique brevemente el procedimiento realizado para obtener cada valor): a) La frecuencia propia (frecuencia de resonancia) del circuito: 0 = b) El ancho de banda del sistema: Δ = c) El factor de calidad del sistema: Q = .
d) La resistencia del circuito: R= 0,72x106 rad/s 0,19x106 rad/s 4,0 167  e) La inductancia del circuito: L= 0,88 mH f) La capacidad del circuito: C= 2,2 nF g) El máximo valor de la potencia media absorbida <P>= 75 mW Departament de Física Aplicada examen final (problemes ) Fonaments de Física ETSETB U.P.C.
Notas provisionales: jueves 27 Notas definitivas: lunes 31 T10 24-1-11 Fin aceptación alegaciones: jueves 27 3) Se dispone de 1 mol de He (monoatómico), a 27ºC ocupando un volumen de 0.1 m3, (estado A). Desde el estado A, el gas se expande isotérmicamente hasta duplicar su volumen, (estado B). Desde el estado B se puede regresar al estado A, cerrando el ciclo, por dos caminos diferentes: III- Un proceso isobárico y luego un isocórico.
Un proceso isocórico y luego un isobárico.
Considerando el gas como ideal (R = 8.31 J/Kmol): a) El trabajo realizado sobre el gas es tal que: (marque con una cruz la respuesta que considere correcta) X W1< W2 W1> W2 W1= W2 b) El calor absorbido por el gas, en valor absoluto, es tal que: X Q1< Q2 Q1> Q2 Q1= Q2 Determine: c) La presión en el estado A. pA = d) La presión en el estado B. pB = nRTA/VA=25 kPa nRTA/(2VA)=12,5 kPa TC = VApB/(nR)=150 K e) La temperatura en C.
f) La variación de la energía interna al pasar del estado A al B. UA-B = 0 g) El trabajo realizado sobre el gas al pasar del estado B al C. WB-C = -pBV=1,25 kJ h) El calor absorbido por el gas al pasar del estado C al A.
QC-A = CVT=3/2nRT=1,87 kJ P(Pa) A D I II C B 0.1 0.2 3 V(m ) ...