Libro de fisica problemas de olimpiada

Problemas
Olímpicos de
Física
Salvador
Galindo,

José Manuel
Mora

Jaime
Klapp

[pic]

Esta obra es un recopilación de problemas para estudiantes del nivel medio superior que deseen preparase para concursar en certámenes de Física. Particularmente en competencias nacionales. Es el producto de la recopilación de experiencias de los autores en las competencias nacionales de Cuba yde México así como en las olimpiadas iberoamericanas de física y de las interacciones con colegas extranjeros.

Algunos de los problemas son lo suficientemente desafiantes como para poner a prueba las habilidades de los estudiantes más capaces. El lector notará que los problemas deliberadamente no siguen un orden temático. Están ordenados de manera aleatoria con el fin de no encasillar alestudiante en un tema en particular y así mantenerle una mente abierta y lista para enfrentar cualquier temática que se le presente.

Esta obra está escrita como complemento a libros de texto tradicionales. Los problemas contenidos en este escrito no cubren exhaustivamente todos los tópicos de un texto tradicional, mas bien su solución se enfoca a la percepción por parte del lector de los principiosbásicos de la física.

Los autores desean agradecer la colaboración interés y facilidades otorgadas por las diversas instituciones que hicieron posible esta obra, entre ellas al Instituto Pedagógico Latinoamericano y del Caribe (IPLAC) de la Habana, Cuba, a la Sociedad Mexicana de Física A.C. y al Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares, México.

SGU, JMM y JK.
Verano 2007

[pic]

1Un pequeño cuerpo se coloca en el extremo inferior de un hilo de longitud l = 10 cm que está colgando del extremo superior, ver figura 1. ¿Qué velocidad mínima v0 habrá que comunicarle al cuerpo para que choque en el punto donde está colgado el hilo?

2 Supongamos que una nave espacial fantástica puede soportar todo tipo de valores de temperatura y de sobre carga mecánica, determine eneste caso cual será el período mínimo de revolución de esta nave alrededor del sol (analicé el por que de este período), tenga en cuenta que desde la tierra el sol se ve bajo un ángulo ( = 9.3 ×10-3 rad.

3 En un cilindro térmicamente aislado, un pistón sostiene dos pesos iguales en estado de reposo (figura 2)

Por debajo del pistón hay 1 mol de gas ideal monoatómico, con una temperatura inicialT0. La presión en el exterior del cilindro es cero. ¿Cómo cambiará la temperatura del gas si quitamos uno de los cuerpos, y al cabo de cierto tiempo lo colocamos de nuevo? Considere que los procesos son cuasi-estáticos.

4 Tres cuerpos iguales pequeños y metálicos se encuentran formando un triángulo perfecto. Todo el sistema está al vació. Las esferas por orden, y una sola vez se conectan a unconductor cuyo potencial se mantiene todo el tiempo constante. Como resultado en la primera esfera surge una carga Q1, y en la segunda Q2. Determine la carga de la tercera esfera.

*5 La masa de Caronte (Charon) un satélite de plutón descubierto recientemente, es 8 veces menor que la masa de plutón[1].
[pic]
Ambos cuerpos se mueven en una orbita circular alrededor de un centro de masascomún, a demás ambos se miran el uno al otro siempre de tal manera que se mueven como un cuerpo único. La distancia entre el centro del planeta y el centro de satélite es R=19640 km, el radio del satélite r=593 km ¿Determine la diferencia relativa de la aceleración de la gravedad del satélite, entre los puntos de mayor y menor aproximación del satélite al planeta?

*6 Una de las soldaduras de untermopar[2] se encuentra a temperatura ambiente t1= 27ºC y la otra en un recipiente termo aislado a temperatura t2= 0ºC. La potencia que se acumula en los termopares, se libera en una resistencia de un calentador, que se encuentra en otro recipiente termo aislado y contiene agua (figura 3). Estime la variación de la temperatura del agua en el momento en que el hielo se derrite totalmente en el...