Problema

a) Roger Rabitt pasea en su auto a 20 m/s por una calle de Toontown un viernes por la noche. Por una calle paralela se acerca en sentido contrario Betty Boop a una velocidad de 2 m/s. Las dos calles distan 10 m. El aire sopla en el sentido de avance de Betty a 5 m/s y la temperatura es de 15 oC. Roger silba a Betty con una frecuencia de 500 Hz en el instante en que la recta que los une mide 20 m. ¿Qué frecuencia escucha ella? b) Ambos se detienen y se colocan enfrentados. Si los dos silban con la misma frecuencia (500 Hz) ¿en qué puntos de la calle se producen máximos de interferencia. c) Poco tiempo después, ambos se encuentran en un bar (a la temperatura de 25 oC) tomando una cerveza. Para impresionar a Betty, Roger dispone de un vaso de 30 cm de longitud que hace vibrar con un silbido de 5000 Hz. Roger va llenando el vaso lentamente de cerveza hasta escuchar por primera vez un pitido intenso. ¿Cuál es la altura de cerveza que ha echado? d) ¿De qué armónico se trata? e) ¿Qué altura de cerveza es necesaria para que se produzca el tono fundamental? Velocidad del sonido en el aire en calma a 0 oC: 340 m/s.

Problema de Interferencias. Aparece en la convocatoria de SEP1999.

Un cilindro A de 24 cm de radio y 8 kg de masa descansa sobre un carro B de 3 kg, que está sobre una superficie horizontal lisa (sin fricción). El sistema está en reposo cuando, durante 1.2 s, se aplica como se muestra en la figura una fuerza P de intensidad 10 N. Sabiendo que el coeficiente de rozamiento entre el cilindro y el carro es 0.2, hallar: a) la aceleración del carro durante el tiempo que actúa la fuerza y la velocidad máxima que alcanza; b) la aceleración del centro del cilindro y su velocidad máxima; c) la fuerza que ejerce el carro sobre el cilindro. Momento de inercia de un cilindro respecto de su centro .

Problema de Dinámica del Sólido Rígido. Aparece en la convocatoria de FEB2006.

Un sistema óptico centrado está formado por dos lentes delgadas L1 y L2 y un espejo esférico E, situados en ese orden. La distancia entre las lentes es de 30 cm y la distancia entre la lente L2 y el vértice del espejo es de 20 cm. La lente L1 es plano-cóncava de potencia 5 dioptrías y la lente L2 es plano-convexa de radio 10 cm e índice de refracción 1.5. Se sabe que la imagen dada por el sistema de un objeto situado 20 cm a la izquierda de L1 es real y está situada a 12 cm del espejo. Determinar:
a) El radio de curvatura del espejo ¿Es un espejo cóncavo o convexo?
b) ¿Cuál es el carácter de la imagen?
Después se desplaza la lente L2 y se yuxtapone con la L1 pudiendo hacerse la unión bien por las caras planas o bien por las curvas.
c) ¿Cuál es la potencia de la lente resultante? Si el objeto y el espejo permanecen donde estaban inicialmente.
d) ¿Cuál es el carácter de la nueva imagen?
e) ¿Cambiaría el carácter de la imagen si fuera L1 la que desplazáramos hasta L2? Justificar las respuestas.

Problema de Óptica geométrica. Aparece en la convocatoria de JUL2009.

Se tira hacia delante de la rueda representada en la figura mediante una fuerza constante P de 260 N. El peso de la rueda es de 375 N y su radio de giro respecto al eje de la rueda (radio de giro centroidal) es de k=231 mm (IG=mk2). La rueda va rodando sin deslizamiento por la superficie horizontal y en la posición representada lleva una velocidad angular de 15 rad/s en sentido horario. Determinar: a) la aceleración angular de la rueda y las componentes horizontal y vertical de la fuerza que le ejerce la superficie; b) el valor del mínimo coeficiente de rozamiento que evita el deslizamiento; c) la velocidad angular de la rueda cuando ha dado una vuelta completa.

Problema de Dinámica del Sólido Rígido.

Una partícula de 10-3 kg de masa recorre un segmento horizontal de 5 cm de longitud en 1 s con movimiento vibratorio armónico simple. La partícula en el instante inicial está situada en la posición central del recorrido y se dirige hacia elongaciones positivas. a) Escribe la ecuación del movimiento; b) calcula su energía cinética en el instante 2,75 s; c) ¿cuál es el primer instante en que coinciden los valores de la energía cinética y de la energía potencial? d) A continuación el sistema se introduce en un medio con rozamiento, siendo la fuerza de rozamiento Fr=-4·10-3v, donde v es la velocidad de la partícula en cada instante. Calcula el tiempo que transcurre hasta que la amplitud de las oscilaciones se reduce a la milésima parte de la inicial.

Problema de Movimiento Oscilatorio.

Un cohete lanzado desde la superficie terrestre lleva una celeridad de 8850 m/s cuando finaliza la propulsión a una altitud de 550 km. En ese instante, la trayectoria del cohete está inclinada 84o respecto a la recta radial que pasa por el centro de la Tierra. Determinar: a) la excentricidad e de la trayectoria; b) la altitud del cohete en el perigeo; c) la velocidad del cohete en el apogeo y en el perigeo; d) el período de la órbita.
Datos: Masa de la Tierra M=6·1024 kg; radio de la Tierra R=6370 km; constante de gravitación universal G=6.67·10-11 Nm2/kg2.

Problema de Gravitación. Aparece en la convocatoria de JUL2000.

Un tubo en forma de T tiene una de sus ramas cerrada por medio de un pistón móvil como se muestra en la figura (a).Se coloca un diapasón en uno de sus extremos a) ¿Cuál es la separación Δx entre posiciones sucesivas del pistón para las cuales se percibe intensidad máxima en el otro extremo abierto, B? La frecuencia con que emite el diapasón es de 256 Hz, la temperatura del aire del tubo en las condiciones de la experiencia es de 25.5 oC y la velocidad del sonido en aire en calma a 0 oC es de 333 m/s. b) ¿Para qué distancia x del pistón a la parte horizontal del tubo se produce el tercer máximo de intensidad?c) A continuación se coloca el pistón en la parte superior del tramo vertical del tubo tal como aparece en la figura (b). Determinar la frecuencia de las pulsaciones producidas entre este tubo y otro cuya longitud fuera un 5% mayor si en ambos casos se trata del sonido fundamental.

Problema de Interferencias. Aparece en la convocatoria de SEP2002.

Se pretende transportar material de reparación desde la Tierra a una estación espacial que está describiendo una órbita circular a 600 km sobre la superficie de la Tierra. Para ello se utiliza una lanzadera que describirá la órbita elíptica de aproximación que aparece en la figura (de la que se dibuja el tramo BA). La lanzadera asciende 60 km desde la superficie de la Tierra, apaga los motores en el punto B y con la velocidad vB (de la que se sabe forma 60o con su radio vector como indica el dibujo) entra en la órbita elíptica, realizándose el acoplamiento de la lanzadera y la estación espacial en el punto A, donde ambas órbitas son tangentes. Determinar: a) la velocidad y el periodo en la órbita de la estación espacial; b) la velocidad vB de la lanzadera; c) el incremento de velocidad de la lanzadera en el punto A para que tenga lugar el acoplamiento; d) el ángulo β que define la posición de la estación espacial en el instante en que la lanzadera está en B, sabiendo que la lanzadera tarda 20 minutos en llegar al punto de encuentro A; e) después de cumplir su misión, la lanzadera vuelve a la tierra. Calcular la disminución de velocidad de la lanzadera en el punto D (apogeo de la órbita elíptica de regreso, señalada en la figura, tramo DC) para que aterrice siguiendo esa órbita en el punto C.
Datos: RTierra=6370 km; MTierra=6·1024 kg; G=6.67·10-11 Nm2/kg2.

Problema de Gravitación. Aparece en la convocatoria de FEB2004.