cuestionario de estudio de física iii -...

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Cuestionario de estudio de Física III

Alumno (a): _________________________________________________ N. L.: _______________

Profesor: Víctor Manuel Jiménez Romero Fecha: ___________________ Grado: 4°____ Grupo:____ El Cuestionario de estudio no implica que el contenido será igual al examen. El alumno cuenta con su

cuaderno de apuntes, trabajos elaborados y exámenes de periodo, como herramientas para la preparación de sus exámenes finales.

Primer semestre

Unidad I. INTRODUCCIÓN AL CURSO Y LA RELACIÓN DE LA FÍSICA CON EL ENTORNO SOCIAL

1. De los términos que se encuentran entre paréntesis, subraye la opción correcta que complete y

asevere los siguientes enunciados.

1) La física es una ciencia (natural/social) que puede explicar algunos fenómenos que ocurren en el

Universo.

2) La (física/química) es una ciencia que estudia el movimiento de los cuerpos y la formación del arco

iris.

3) La (física/biología) es una ciencia que se ocupa sólo de aquello que puede medirse.

4) Los principios de operación del teléfono se basan en leyes (físicas/astronómicas).

5) La caída de los cuerpos es estudiada por la (geología/física).

2. Coloque en el paréntesis de cada afirmación la letra de la opción que asevere al enunciado.

1) ( ) Con este nombre se designa a la física que incluye la mecánica cuántica y la relatividad.

a) Física moderna b) Física clásica c) Física contemporánea d) Física general

2) ( ) Esta área de la física estudia los fenómenos relacionados con la generación, propagación y

recepción del sonido.

a) Óptica b) Mecánica c) Acústica d) Termodinámica

3) ( ) Rama de la física que estudia los fenómenos relacionados con la luz.


4) ( ) Rama de la física que estudia todo lo relacionado con el calor y su interacción con la materia, y las

otras formas de energía.


2

5) ( ) Rama de la física que estudia el movimiento y equilibrio de los cuerpos.


Unidad II. INTERACCIONES MECÁNICAS. FUERZA Y MOVIMIENTO

1. Realiza las siguientes conversiones

a) 10 m a mm

b) 2 h a s

c) 30 km/s a m/s

d) 0.0004 m a µm

e) La magnitud de la velocidad de la luz en el vacío es de 300 000 000 m/s, expresa dicha constante

en km/s.

2. Resuelve el siguiente crucigrama de acuerdo con las claves que se presentan a continuación:

Verticales

1. Magnitud fundamental que se mide en segundos.

2. Esta magnitud se puede definir como la cantidad de materia de un cuerpo.

3. Magnitud derivada definida como el espacio que ocupa un cuerpo.

4. Medida de extensión de una superficie.

Horizontales

1. Unidad para medir la masa.

2. Magnitud derivada cuya unidad es el m2.

3. Magnitud fundamental que también se puede definir como una medida de la inercia.

1 2 3

4

5

6

3

3. Resuelve los problemas siguientes y registra los resultados numéricos en el crucigrama. Si las

soluciones de los problemas son correctas, las operaciones indicadas en el crucigrama se deberán

cumplir. A cada casilla le corresponde un número.

1. Determina la magnitud de la suma de dos vectores colineales del mismo sentido cuyas

magnitudes son 6m y 4m.

2. ¿Cuál es la magnitud de tres vectores colineales verticales y del mismo sentido cuyas

magnitudes son respectivamente 7, 10 y 3?

3. Una persona se desplaza 40 m hacia el este, luego se desplaza 10 m hacia el oeste. ¿Cuál es la

magnitud de su desplazamiento total?

4. ¿Cuál es la magnitud del desplazamiento total de una persona que se desplaza 40 m hacia el

norte y, después de un breve descanso, regresa sobre el mismo camino 15 m?

5. Determina la componente vertical de un vector que tiene una magnitud de 30 y forma un ángulo

de 30° con la horizontal.

6. Determina la magnitud de la componente horizontal de un desplazamiento que tiene una

magnitud de 80 m y forma un ángulo de 60° con la horizontal.

7. Al sumar dos vectores de igual magnitud que forman un ángulo de 90° entre sí, se determinó

que la magnitud de la resultante es √24502

, ¿cuál es la magnitud de cada vector?

8. Un vector cuya magnitud es 7 m, se multiplica por el número 5. ¿Cuál es la magnitud del nuevo

vector resultante de dicho producto?

9. Si se suman 10 vectores colineales iguales ¿cuál es la magnitud del vector resultante, si cada

vector tiene una magnitud de 7 m?

1

+

2

=

3

+

+

+

4

+

5

=

6

=

=

=

7

+

8

=

9

4

4. De los términos que se encuentran entre paréntesis, subraye la opción correcta que complete y

asevere los siguientes enunciados.

1) La (dinámica/cinemática) es la parte de la mecánica que estudia el movimiento de los cuerpos sin

atender las causas que los producen.

2) (El desplazamiento/La distancia) es una magnitud física que puede representarse por un vector.

3) La (velocidad/rapidez) se puede representar por un vector..

4) Cuando se habla de (velocidad/distancia) se deberá indicar su dirección.

5) La (aceleración/rapidez) se mide en m/s2 en el SI.

6) La (trayectoria/distancia) es la curva descrita por el cuerpo durante su movimiento.

7) La magnitud de la velocidad media es (cero/constante) en un movimiento rectilíneo uniforme.

8) En el movimiento rectilíneo uniforme, el móvil recorre distancias (iguales/diferentes) para iguales

intervalos de tiempo.

9) En un movimiento rectilíneo uniforme, el desplazamiento y la velocidad tienen (igual/diferente)

dirección y sentido.

10) Un cuerpo que recorre 8 m en 2 s en una trayectoria recta tiene una rapidez constante de (16m/s/

4m/s).

11) En un movimiento rectilíneo uniformemente variado, la aceleración es (cero/constante).

12) En un movimiento rectilíneo uniformemente variado, la aceleración tiene un sentido (igual/diferente)

al del vector que representa al cambio de la velocidad de móvil.

13) En un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado los cambios de velocidad son

(iguales/diferentes) para iguales intervalos de tiempo.

14) En un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, la velocidad media es (diferente/igual) a la

velocidad instantánea a cada momento.

15) La caída libre es un movimiento rectilíneo uniformemente (desacelerado/acelerado).

5. Resuelva los siguientes problemas con procedimiento.

1) Un automóvil de cuatro velocidades recorrió 482 km (d) en 270 minutos (t), en ir de la Ciudad de

México a la Ciudad de Oaxaca ¿Qué rapidez (v) mantuvo durante el recorrido, en: a) 𝑘𝑚

ℎ𝑟 b)

𝑚

𝑠 ?

2) En los pasados juegos InterCetis un alumno fue capaz de correr a una rapidez (v) de 8.25 𝑚

𝑠, durante

un tiempo (t) de 12 s. Determine la distancia (d) recorrida durante este lapso en: a) metros b) km.

3) Un ciclista en una carretera casi plana recorre una distancia (d) de 60000 metros con una rapidez (v)

de 43.47 𝑘𝑚

ℎ𝑟. ¿En qué tiempo (t) en horas, realizó el recorrido?

4) En el Lago de Chapultepec, una lancha de motor parte del reposo (vi), y alcanza una rapidez (vf) de 30 𝑚

𝑠, en 15 segundos (t). Calcular: a) Su aceleración (a) en

𝑚

𝑠2 , b) Distancia (d) en metros, al cabo de

dicho tiempo.

5) Un ciclista se encuentra en una carretera recta inclinada, se empieza a deslizar cuesta abajo con una

velocidad (vi) de 5 𝑘𝑚

ℎ𝑟 y durante media hora (t) mantiene una aceleración (a) de 0.3

𝑘𝑚

ℎ𝑟2. Determine: a)

Distancia (d) recorrida en metros durante ese tiempo, b) Velocidad (vf) al cabo de ese tiempo en 𝑘𝑚

ℎ𝑟.

5

6) Una flecha es lanzada hacia arriba con una velocidad de 24 𝑚

𝑠. Calcular: a) Tiempo

(t) en alcanzar la altura máxima, b) La altura máxima (h) en metros.

7) Un proyectil anticohetes se lanza verticalmente hacia arriba, regresa al suelo después de 10 segundos

(t) de haber sido lanzado. Calcular: a) Altura máxima (h) en metros, b) Velocidad de lanzamiento (vi)

en 𝑚

𝑠.

8) Un muchacho parado sobre un edificio a 25 metros de altura, arroja un objeto en línea recta hacia

abajo con una velocidad inicial (vi) de 10 𝑚

𝑠. Calcular: a) La velocidad con que llega al suelo (vf) en

𝑚

𝑠,

b) El tiempo (t) en que tarda en tocar el suelo.

9) Se deja caer una canica desde lo alto de un puente, ésta golpea el suelo en un tiempo de 2.5 segundos.

Calcular: a) La velocidad con que llega al suelo (vf) en 𝑚

𝑠, b) La altura del puente (h) en metros.

10) Un deportista lanza una jabalina al espacio, con una velocidad inicial (vi) de 30 𝑚

𝑠, a un ángulo de

lanzamiento () de 35°. Calcular: a) La altura máxima alcanzada (H) por la jabalina, en metros, b) La

distancia horizontal máxima alcanzada (R), en metros, c) El tiempo (t) en alcanzar la altura máxima, en

segundos, d) El tiempo total (t) de la jabalina en el aire, en segundos, e) El movimiento horizontal (vx)

en 𝑚

𝑠, f) El movimiento vertical (vy) en

𝑚

𝑠.

11) Determine la velocidad inicial (vi) en 𝑚

𝑠, de un balón de futbol americano que es pateado con un ángulo

(θ) de 60° y que llega a una portería situada a 120 metros (R) del punto de salida del balón.

12) Un carrito del supermercado tiene una masa (m) de 35 kg cuando está vacío y en reposo. ¿Cuál será la

fuerza (F) requerida para imprimirle una aceleración (a) de 5 𝑚

𝑠2?

13) Un bulto cae al suelo con una aceleración (a) de 9.8 𝑚

𝑠2, y una fuerza (F) de 300N. ¿Cuál es la masa (m)

de ese bulto?

14) Una persona parada sobre la plancha del Zócalo de la Ciudad de México tiene una masa (m) de 80 kg.

¿Qué peso (W) en newton tendrá?

15) La misma persona de 80 kg de masa (m), pero ahora se encuentra en el satélite de la tierra (la luna),

¿Tendrá PESO diferente o el mismo PESO?

16) Como en la luna existe otro valor de la gravedad, este es 1.6 𝑚

𝑠2, por lo tanto el PESO será diferente,

esto es:

17) Calcule la presión hidrostática en el fondo de un tanque lleno de gasolina de 1.6 metros de profundidad

(h), si la densidad de la gasolina es de 680 𝑘𝑔

𝑚3.

18) La presión hidrostática (PH) en cierta casa es de 160 𝑙𝑏

𝑓𝑡3. ¿Cuál es la altura a la que debe estar el nivel

del líquido del punto de la toma de agua de la casa?, sí el peso específico del agua es de 62.4 𝑙𝑏

𝑓𝑡3.

6

19) Calcule la presión hidrostática que ejerce cierto líquido sobre las paredes de un recipiente cúbico que

tiene una longitud por lado de 3.5 metros, además de que las paredes del recipiente reciben una fuerza

(F) de 4550N.

20) Un submarino se encuentra a 150 metros de profundidad, si su peso específico de 10000 𝑁

𝑚3, encuentre

la presión hidrostática del agua sobre el submarino.

21) Las áreas de los émbolos de una prensa hidráulica son de 30 cm2 y 1500 cm2, respectivamente A1 y A2.

Si se aplica una fuerza de 10 N al émbolo pequeño, ¿Cuál es la fuerza F2 en el otro émbolo?

22) Una prensa hidráulica utiliza un pistón (A1) de 258 cm2. Si una fuerza de 20 kgf aplicada a este pistón

hace que un segundo pistón (A2) se eleve y manifieste una fuerza de 1200 kgf. ¿Cuál debe ser el área

de este segundo pistón?

23) Una pieza metálica de hierro realiza un empuje de 30 kgf, cuando se sumerge en el agua, ¿Qué

volumen desaloja, si el peso específico del agua es de 1000 𝑘𝑔𝑓

𝑚3 ?

24) Un lingote de oro puro al ser sumergido en ácido sulfúrico, cuyo peso específico es de 0.184 𝑘𝑔𝑓

𝑚3 ,

desaloja un volumen de 40.85 m3. ¿Cuál es el empuje que realiza esa pieza de oro?

Unidad III. INTERACCIONES TÉRMICAS, PROCESOS TERMODINÁMICOS Y MÁQUINAS TÉRMICAS

1. Resuelva los siguientes problemas con procedimiento.

1) Una esfera de 40 kg de masa (m) es impulsada y elevada hasta que quedar a 1.6 (h) metros sobre su

posición más baja. Sin tomar en cuenta la fricción del aire, calcular: a) Su velocidad (v) cuando regrese

a su posición original, b) La energía cinética, c) La energía potencial y d) La energía mecánica.

2) Una masa (m) de 6 kg cae de una altura (h) de 20 metros, calcular: a) Ep, en joules. b) Ec, en joules

c) Em, en joules.

3) Un objeto con una masa (m) de 15 kg, cae de una altura (h) de 8 metros, calcular: a) La Ec. del objeto

al llegar al suelo. b) La velocidad (v) del objeto al llegar al suelo.

4) Una persona colocada sobre un andamio aplica una fuerza (F) de 60 N para que un bote de pintura

ascienda (d) 4 metros. Calcule el trabajo (W) desarrollado para que el bote suba, exprese el resultado

en joules.

5) Un avión de combate cuenta con un motor de propulsión a chorro, cuya fuerza (F) es de 8000 N. ¿Cuál

es la potencia (P) desarrollada por el avión, cuando vuela a una velocidad (v) de 361.11𝑚

𝑠? En: a)

Watts, b) HP y c) CV.

7

6) Calcular la potencia (P) en watts, HP y CV, que se requiere en un torno de una mina, para elevar una

carga equivalente a 840 N de fuerza (F), desde el fondo hasta una altura (d) de 30 metros, empleando

un tiempo total (t) de 4 segundos.

7) La potencia (P) de un automóvil es de 7400 watts. Si este desarrolla una velocidad (v) de 27.77 s

m.

¿Cuál será la fuerza (F) impulsora del automóvil, en newton?

Segundo semestre

Unidad III. INTERACCIONES TÉRMICAS, PROCESOS TERMODINÁMICOS Y MÁQUINAS TÉRMICAS 1. Subraye la respuesta correcta para cada pregunta.

1. Se define como la cantidad de energía interna que tiene un cuerpo.

a) Calor b) Energía interna c) Temperatura d) Kelvin

2. Es la suma de energía potencial y energía cinética que tienen las moléculas y/o átomos de un cuerpo.


3. Se define como la transferencia de energía interna de un cuerpo a otro.


4. Se le conoce como temperatura absoluta.


5. Es la única unidad que se escribe iniciando con mayúscula.

a) Celsius b) Fahrenheit c) Rankine d) Kelvin

6. Si la temperatura es la cantidad de energía interna de un cuerpo, sus unidades son:

a) °C, °F, °R o K b) El joule o newton c) El joule d) El newton

7. Si el calor es la transferencia de energía interna de un cuerpo a otro, sus unidades son:

a) El joule o caloría b) La candela c) El joule d) El newton

8. Es el proceso por el que se transfiere calor por medio del movimiento real de la masa de un fluido.

a) Radiación b) Conducción c) Convección d) Filtración

9. Es el proceso por el que se transfiere energía térmica mediante colisiones de moléculas adyacentes a lo largo

de un medio material. El medio en sí no se mueve.

8


10. Es el proceso por el que el calor se transfiere mediante ondas electromagnéticas.


2. Escriba sobre la línea la o las palabras que asevere el enunciado. En las _____________________________________las partículas del medio oscilan paralelamente a la dirección de la propagación de la onda.

En las _____________________________________las partículas del medio oscilan perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda.

El ___________________________ es el tiempo que transcurre entre el paso de dos crestas consecutivas por un observador fijo.

La _______________________ es una magnitud que nos proporciona el número de ciclos que pasan por unidad de tiempo por un observador fijo.

La ______________________ es una magnitud representa el máximo desplazamiento de una partícula del medio con respecto al lugar de la partícula sin perturbar.

La __________________ es la parte más alta de una onda.

El ______________________________ es la parte más baja de una onda.

La _________________________________________ es la línea sobre la que se encuentran todas las partículas del medio en “reposo”.

La _________________________________ es la distancia entre dos crestas o valles consecutivas.

El ___________________________ es la porción de onda que corresponde a una longitud igual a la longitud de onda.

Palabras clave:

Ciclo, amplitud, cresta, línea de equilibrio, valle, frecuencia, ondas longitudinales, período, ondas

transversales y longitud de onda.

3. Resuelva los siguientes problemas con procedimiento. 1. ¿Cuánto calor se requiere para que una pulsera de oro de 200 g eleve su temperatura de 25 a 55 °C? El calor específico del oro es de 0.03 cal/g °C. 2. ¿Cuál es el valor del calor específico de un cuerpo cuya masa es de 400 g? Si se necesita una energía de 90 cal para elevar su temperatura de 15 a 35 °C? 3. ¿Cuánto calor absorben 600 g de aluminio cuando se eleva la temperatura de 20 a 100 °C? c = 880 J/kg°C. 4. En una determinada onda transversal, la distancia entre do crestas sucesivas es de 1.2 m, y su período, de 0.4 s, ¿con qué rapidez viaja la onda?

9

5. Una onda sonora viaja a 300 m/s en un gas; si la longitud de onda es de 5 m, ¿cuál es la frecuencia de la onda? 6. Si la distancia entre dos crestas consecutivas de una onda es de 40 m y el tiempo que se emplea para que ambas pasen por el mismo punto es de 0.1 s, ¿con qué rapidez viaja la onda por dicho medio? 7. ¿Cuál es la rapidez del sonido en el aire a 15 °C? 8. Si una onda sonora viaja a 336 m/s en el aire, ¿cuál es la temperatura del aire? 9. Una explosión ocurre a una distancia de 4 km de una persona, ¿qué tiempo transcurre después de la explosión antes de que la persona la pueda escuchar? La temperatura de esa región es de 20 °C.

Unidad IV. INTERACCIONES ELÉCTRICAS Y MARGÉTICAS. FENÓMENOS LUMINOSOS

1. Observa y analiza el siguiente circuito hidráulico

Usando el diagrama anterior y lo analizado en clase, relaciona cada uno de los componentes mostrados con su analogía con los parámetros de un circuito eléctrico, escribe en la línea derecha dicha analogía y posteriormente defina cada parámetro: MOTOR-BOMBA:

FLUJO DE AGUA:

DIFERENCIA DE COTA:

VÁLVULA:

TURBINA:

Flujo de agua

Motor-

bomba

Válvula

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Definiciones:

1. F.E.M.:

2. Corriente eléctrica:

3. Diferencia de potencial (d.d.p.):

4. Resistencia eléctrica:

5. Carga eléctrica:

2. Escribe en el paréntesis una V si el enunciado es verdadero o F si el enunciado es falso. 1. ( ) Se dice que tres resistores están conectados en serie si al conectarlos sólo hay una trayectoria posible. 2. ( ) La resistencia equivalente de los resistores conectados en paralelo es igual a la suma de las resistencias de cada resistor. 3. ( ) La resistencia equivalente de un conjunto de resistores conectados en paralelo es menor que el valor más pequeño de los resistores de dicho conjunto. 4. ( ) La resistencia equivalente de tres resistores iguales conectados en serie es menor que el valor de cualquiera de las resistencias de los tres resistores. 5. ( ) En un circuito serie, la intensidad de corriente eléctrica es igual en todas las partes del circuito. 6. ( ) En un circuito paralelo de resistores, el voltaje total es igual a la suma de los voltajes a través de los resistores individuales. 7. ( ) En las instalaciones eléctricas de las casas, los aparatos electrodomésticos se conectan en paralelo con la línea. 8. ( ) En un circuito conectado en paralelo, la intensidad de corriente eléctrica es igual en todas las partes del circuito. 9. ( ) En un circuito conectado en paralelo, la energía total consumida es igual a la suma de la energía consumida por cada resistor. 10. ( ) La resistencia eléctrica en el Sistema Internacional se mide en Ohm. 3. Resuelve los siguientes problemas 1. El siguiente circuito muestra una conexión de tres resistores en serie, con la información mostrada calcula: a) Resistencia total b) V1, V2 y V3

c) La corriente total

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2. Resuelva el anterior ejercicio si los valores de las resistencias son 10 ohms, 20 ohms y 5 ohms, respectivamente. 3. El siguiente circuito muestra una conexión de tres resistores en paralelo, con la información mostrada calcula: a) Resistencia total b) I1, I2 y I3

c) La corriente total 4. Resuelva el anterior ejercicio si los valores de las resistencias son 2 ohms, 10 ohms y 20 ohms, respectivamente. 5. ¿Qué longitud debe tener un alambre de cobre de calibre 18, cuyo diámetro es de 1.02 mm, para que su resistencia eléctrica sea de 1 ? ρ = 1.72 x10-8 ∙m.

6. Una varilla de plata mide 3 m de largo y 6 mm de diámetro. Calcula su resistencia si la resistividad de la plata es de 1.47x10-8 ∙m.

5. Subraya la palabra correcta de las que se encuentran entre paréntesis en los siguientes

enunciados:

1. Se cree que los (japoneses/chinos) fueron los primeros en dar una aplicación práctica del magnetismo. 2. (Gilbert/Oersted) es considerado el fundador de la ciencia del magnetismo. 3. Magnetismo es la propiedad que posee un cuerpo cuando crea a su alrededor un campo (eléctrico/magnético). 4. Los imanes son dispositivos que tienen la propiedad de atraer objetos de (hierro/oro). 5. Al acercar un polo norte de un imán a otro polo norte de otro imán, aparece entre ellos una fuerza de (atracción/repulsión). 6. Los imanes (artificiales/naturales) son los que produce el ser humano. 7. Los materiales como el oro y el cobre son materiales (magnéticos/no magnéticos). 8. El movimiento de los electrones (genera/no genera) un campo magnético. 9. Los materiales (ferromagnéticos/diamagnéticos) son fuertemente atraídos por un imán.

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10. El agua es un ejemplo de un material (paramagnético/diamagnético). 6. Escribe la definición de los siguientes términos, leyes y conceptos.

1. Campo magnético

2. Inclinación magnética

3. Densidad de flujo magnético

4. Inducción electromagnética 7. Resuelve los siguientes problemas 1. Un conductor rectilíneo lleva una corriente eléctrica de 6 A. Determina la magnitud de la densidad de flujo magnético a 10 cm del conductor, si el conductor se encuentra en el aire. 2. Un conductor rectilíneo lleva una corriente eléctrica de 0.5 A. Determina la magnitud de la densidad de flujo magnético a 5 cm del conductor, si el conductor se encuentra en el aire 8. Resuelve los siguientes problemas 1. ¿Cuánto tiempo emplea la luz en recorrer 10 m en el vacío? 2. ¿Cuál es la frecuencia de una onda luminosa que viaja en el vacío y cuya longitud de onda es de 720 nm? 3. ¿Cuál es la frecuencia de una luz violeta que viaja en el vacío y cuya longitud de onda es de 460 nm? 4. Un haz de luz incide en la superficie libre del agua con ángulo incidente de 60°. Determina el ángulo del rayo refractado. 5. Un buzo en una laguna dirige un haz de luz desde el fondo a la superficie libre del agua con un ángulo de incidencia de 40°. Determine el ángulo de refracción.

Unidad V. ESTRUCTURA DE LA MATERIA

1. Conteste las siguientes preguntas 1. Describa brevemente el experimento de Millikan. 2. ¿A qué se le llama decaimiento radiactivo? 3. ¿Explique con sus propias palabras qué dice la hipótesis de Avogadro? 4. La Teoría de Dalton puede resumirse en postulados, ¿cuáles son? 5. Bohr estableció una serie de postulados, que están referidos exclusivamente al átomo de hidrógeno, menciona cada uno de ellos.

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