Problema

Un cilindro de paredes impermeables al calor está dividido en tres compartimentos, A, B y C por dos pistones, M₁ y M₂ móviles reversiblemente y sin rozamientos. Cada compartimento contiene 1 mol de gas perfecto diatómico, siendo inicialmente la presión en los tres compartimentos igual, P₀=10⁵ N/m² y la temperatura en los tres T₀=300 K. En el compartimento A hay una resistencia eléctrica de capacidad calorífica despreciable, que calienta muy lentamente el gas hasta que la temperatura en C es de 360 K. Determinar la presión, el volumen y la temperatura final en los tres compartimentos, así como el calor suministrado por la resistencia en el siguiente caso: el pistón M₁ es adiabático (impermeable al calor) y el M₂ es diatérmico (permeable al calor)
Tómese: 1 atm=101324.72 N/m²; R=2 cal/molK=0.082 atml/Kmol.

Problema de Teoría Cinética de los Gases. Aparece en la convocatoria de SEP1999.

Una bola de jugar a bolos se lanza con una velocidad vo pero sin velocidad angular cuando establece contacto con la pista. Si el radio de la bola es r y su radio de giro respecto a un eje diametral es k, determínese la distancia S recorrida por la bola mientras dura el deslizamiento sobre la pista. El coeficiente de rozamiento dinámico es m.

Problema de Dinámica del Sólido Rígido.

Un tubo cerrado por un extremo de 2 m de largo contiene agua hasta una altura de 80 cm. Cerca del extremo abierto del tubo existe un altavoz accionado por un oscilador de audio cuya frecuencia puede variarse desde 100 Hz a 5000 Hz. a) ¿Cuál es la frecuencia más baja del oscilador que resonará dentro del tubo? b) ¿Cuál es la frecuencia mayor con la que resonará? c) ¿Cuántas frecuencias diferentes del oscilador producirán resonancia? d) ¿Cuántos centímetros ha de variarse el nivel del agua en el tubo para que se produzca resonancia a la frecuencia más baja del oscilador? e) Un globo, que emite un sonido de frecuencia igual a la mayor de resonancia del tubo anterior, es arrastrado por un viento de 36 km/h hacia un edificio. ¿Qué frecuencia percibe un observador que viaja en el globo del sonido reflejado en el edificio?
Velocidad de propagación del sonido en aire: 340 m/s.

Problema de Movimiento Ondulatorio. Aparece en la convocatoria de JUN2006.

Una barra cilíndrica de cobre de 30 cm de longitud y 2 mm de diámetro tiene uno de sus extremos fijo y del otro extremo puede colgarse una carga. Determinar:
a) La máxima carga que puede soportar sin sobrepasar el límite elástico.
b) La variación de volumen que experimenta la barra con dicha carga.
c) La energía potencial elástica que queda almacenada en la barra.
Mediante un generador de ondas de frecuencia variable pueden formarse ondas estacionarias longitudinales en la barra:
d) ¿Cuál es la mínima frecuencia para la que se forman ondas estacionarias en la barra?
La frecuencia de emisión del silbato de una locomotora es la décima parte de la frecuencia calculada en el apartado d, pero la frecuencia que percibe un pasajero en reposo en la estación, junto a la vía es de 669.3 Hz.
e) ¿Qué velocidad lleva el tren? ¿Se está acercando la locomotora o se está alejando?
(Datos: σ_{límite elástico}=15·10⁷ N/m²; μ_cobre=0.38; =8.96 g/cm³ρ; v_sonido=340 m/s; E_cobre=12.8·10¹⁰ N/m²)

Problema de Movimiento Ondulatorio. Aparece en la convocatoria de JUL2009.

El sistema mostrado en la figura (visto desde arriba) consta de una masa m=200 g unida a un muelle (k=1 kN/m) que puede estirarse a lo largo de la guía en la que está contenido. Todo el sistema descansa en una plataforma horizontal capaz de girar. Se considera despreciable el rozamiento de la masa con la plataforma y con las paredes de la guía. La longitud en reposo del muelle es l₀=35 cm.
A continuación se imprime una velocidad angular ω constante a la plataforma giratoria, lo que produce que el muelle se estire una cierta cantidad.
a) Realiza el diagrama del cuerpo libre de la masa en la situación en la que la plataforma está en reposo.

b) Realiza el diagrama del cuerpo libre de la masa cuando la plataforma está girando con velocidad angular ω. ¿Cuál es la aceleración de la masa en esta situación?

c) Determina el estiramiento del muelle cuando ω=6 r.p.s. A continuación se desplaza la masa m una cantidad adicional x a lo largo de la guía.

d) Teniendo en cuenta la expresión de la aceleración absoluta de una partícula:

a=a₀+αxOP+ωx(ωxOP)+2ωxv_rel+a_rel

discútase el movimiento absoluto ulterior de la masa, considerando el posible movimiento relativo de dicha masa y el movimiento del sistema en el que está contenida.

e) Determina el valor del periodo de las oscilaciones de este sistema cuando ω=6 rps.

Problema de Movimiento Oscilatorio.

A un extremo de la barra uniforme de 3 kg y longitud 4 m se aplica una fuerza de 150 N. Un cursor ligero unido al punto medio de la barra se mueve por una guía vertical exenta de rozamientos y la superficie en C es lisa. Si se suelta el sistema a partir del reposo cuando θ=20^o, determinar: a) la aceleración angular de la barra y la reacción del suelo en ese instante; b) la velocidad angular de la barra ω y la velocidad v_A de su extremo A cuando θ=80^o.
Momento de inercia de una barra respecto de un eje que pasa por su punto medio

Problema de Dinámica del Sólido Rígido. Aparece en la convocatoria de ENE2018.

En el extremo B de la barra BC de longitud l=50 cm del entramado de la figura se aplica una fuerza P=10 N. Sabiendo que la constante del muelle es k=80 N/m, que el peso de la barra BC es despreciable y que antes de aplicar la fuerza P el ángulo θ es de 60^o, determinar: a) el ángulo θ correspondiente a la posición de equilibrio; b) la reacción en el punto C de la barra.

Problema de Movimiento Oscilatorio. Aparece en la convocatoria de SEP2000.

En la figura está representado en un diagrama P-V el ciclo seguido por un gas. Si la energía interna del gas cuando se lleva de A a C aumenta en 800 J y el trabajo realizado por el gas a lo largo de la trayectoria ABC es de 500 J, a) ¿cuánto calor hay que agregar al gas al ir de A a C a través de B? b) Si la presión en el punto A es 5 veces la presión en el punto C, ¿cuál es el trabajo realizado por el gas al ir de C a D? c) ¿Cuál es el calor intercambiado con los alrededores de C a A? d) Si la energía interna al ir de D hasta A aumenta en 500 J, ¿cuánto calor se debe agregar al gas cuando va de C a D?

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica. Aparece en la convocatoria de SEP2002.

Un bloque de 600 g se suelta en la posición A, desliza a lo largo del plano inclinado 45º hasta B, a continuación describe el bucle BCDEB, desliza a lo largo del plano horizontal BF y finalmente comprime un muelle de constante k=500 N/m cuyo extremo libre dista 60 cm de B. a) Calcular la máxima deformación del muelle, sabiendo que h=2.5 m, el radio del bucle r=0.5 m, y el coeficiente dinámico de rozamiento en el plano horizontal BG e inclinado AB es de 0.3. Se supone que no hay rozamiento en el bucle. b) Hallar la reacción en la posición D; c) a continuación se cuelga ese mismo muelle verticalmente de uno de sus extremos llevando en el otro un peso de 1000 N. A partir de la posición de equilibrio se estira el muelle 10 cm y se le deja en libertad en un medio que ofrece una resistencia de 2.5v en N, siendo v la velocidad del peso suspendido en el muelle. ¿De qué tipo de amortiguamiento se trata? d) Escribe la ecuación del movimiento de la masa, suponiendo que el desfase inicial es nulo; e) si además sometemos al resorte a una fuerza exterior de 25·10⁴cosωt dinas, calcula la amplitud de las oscilaciones en función de ω y la amplitud máxima.

Problema de Movimiento Oscilatorio. Aparece en la convocatoria de SEP2004.

¿De qué magnitud física es unidad la atmósfera litro? Razona la respuesta.

Problema de Introducción (Magnitudes y Vectores).