Prueba de: ELECTROMAGNETISMO Fase Local de la XXXII Olimpiada Española de Física Córdoba, 22 de febrero de 2021
PROBLEMA:
(Este problema es sobre cargas en movimiento desviadas por un campo magnético)
Se hace pasar un protón con velocidad m/s por el seno de un campo magnético uniforme de , tal y como se muestra en la Fig. 1a.
- A. Calcular el módulo de la fuerza magnética que se ejerce sobre dicho protón.
- B. Calcular la distancia d a la que sale rebotado el protón.
- C. La Fig. 1b muestra la partícula entrando con la misma velocidad pero con un ángulo . Determinar la nueva distancia d’ con la que el protón sale del campo magnético. Datos: kg, C.
Figura
CUESTIONES:
- (Esta pregunta es sobre campos magnéticos generados por corrientes continuas)
Un electroimán puede construirse fácilmente con un cable conductor (envuelto en plástico), un clavo de hierro y una pila. Solo hay que enrollar el cable alrededor del clavo y conectarlo a la pila, tal y como se muestra en la fotografía adjunta.
Apellidos: Nombre:
a) ¿Qué ventajas crees que tienen los electroimanes respecto a los imanes convencionales? Señala al menos dos de ellas. b) ¿Qué ocurriría si el cable conductor no tuviera la cobertura de plástico? ¿Por qué? c) ¿Cómo afectaría al número de clips que puedo atrapar (ver fotografía) si invertimos el sentido de la corriente, y por qué? ¿Y si aumentamos el número de vueltas alrededor del cable?
- (Esta pregunta es sobre inducción electromagnética) La siguiente figura muestra un experimento en el que se deja caer un imán (convencional) desde el punto A. Durante la caída, el imán atraviesa una espira conductora de cierta resistencia (ver Figura 2a). Un sensor conectado al ordenador nos muestra la corriente eléctrica en la espira durante la caída (Figura 2b).
Figura 1
- A. ¿Por qué se ha generado una corriente en la espira?
- B. ¿Por qué la corriente cambia de sentido? ¿Por qué, en valor absoluto, la altura del segundo pico es mayor que la del primero? (ver Fig. 2b) c) El imán impacta contra el suelo con una energía cinética Ec < mgh, siendo m la masa del imán, g la aceleración de la gravedad y h la altura desde la que se deja caer. ¿Por qué, aparentemente, no se conserva la energía? ¿Dónde se producen las disipaciones?
ONDAS – EXPERIMENTACIÓN CIENTÍFICA Fase Local de la XXXII Olimpiada Española de Física Córdoba, 22 de Febrero de 2021
MOVIMIENTO ONDULATORIO
PROBLEMA: La ecuación de la onda que se propaga transversalmente por una cuerda expresada en unidades del S.I. es:
( ) ( ) (en unidades del S.I.)
a) Determine la amplitud, la frecuencia, el periodo, la longitud de onda y la velocidad de propagación de la onda. b) Calcule la velocidad y la aceleración transversal en el punto x = 1 m y en el instante t = 0 s. c) Halle la diferencia de fase entre dos puntos separados 2 m en un instante cualquiera d) Represente en una misma gráfica la elongación correspondiente a los tiempos t = 0 s y t = 0,5 s a lo largo del eje X, de al menos una longitud de onda.
CUESTIÓN: A dos muelles idénticos, colocados horizontalmente sobre una mesa, se les unen dos cuerpos de masa idéntica (ver figura). Si uno se estira 10 cm y el otro 5 cm, y se dejan en libertad al mismo tiempo y considerando despreciable el rozamiento con la mesa, ¿cuál de ellos alcanza en primer lugar la posición de equilibrio? Razone la respuesta
Apellidos: Nombre:
EXPERIMENTACIÓN CIENTÍFICA
En un experimento idealizado, supongamos que un cuerpo puede desplazarse un espacio (s) por un plano inclinado de ángulo 30o sin rozamiento en un tiempo determinado (t). Teniendo en cuenta la cinemática del problema y que el cuerpo parte del reposo, la relación entre el espacio recorrido y el tiempo empleado es:
( )
Donde g es la gravedad.
El procedimiento empleado consiste en medir el tiempo para varios espacios. Los datos obtenidos vienen recogidos en la siguiente tabla.
s (m) t (s) 0,50 0,46 0,75 0,55 1,00 0,65 1,25 0,71
a) Realice una representación adecuada, en el papel milimetrado, de los datos de la tabla anterior, de acuerdo con la ley física del experimento.
- B. Trace en la gráfica una recta lo más ajustada posible a los datos experimentales.
- C. Escoja dos puntos en la recta para realizar una estimación de la pendiente.
- D. De la recta del apartado c, estime también la incertidumbre.
- E. Calcule razonadamente el valor de gravedad terrestre. f) Estime el valor de la ordenada en el origen. ¿Tiene sentido el valor obtenido? Discútalo.
Topic: Magnetism, Oscillations & Waves, Electromagnetic Induction Metodi: Lorentz Force Analysis, Wave Equation, Simple Harmonic Motion Analysis, Graph Linearization Competenze: Mathematical Modeling, Experimental Data Analysis, Graph Linearization Objects: Coil, Battery, Magnet, Spring, Point Charge Fonte: Testo (PDF) — p.1
Prova di: elettromagnetismo Fase locale della XXXII Olimpiada spagnola di fisica Cordoba, 22 febbraio 2021
Il problema è:
(Questo problema riguarda cariche in movimento deviate da un campo magnetico)
Si fa passare un protone con velocità m/s per il seno di un campo Magnetico uniforme di , come mostrato in Figura 1. 1a.
- A. Calcolare il modulo della forza magnetica esercitata su tale protone.
- B. Calcolare la distanza d da cui il protone rimbalza.
- C. La Fig. 1b mostra la particella che entra con la stessa velocità ma con un angolo . Determinare la nuova distanza con cui il protone esce dal campo magnetico. Dati: kg, C.
Figura
Domande:
- (Questa domanda riguarda i campi magnetici generati da correnti continu)
Un elettromane può essere costruito facilmente con un cavo conduttore (involto in plastica), un un chiodo di ferro e una pila. Basta che si incolla il il cavo intorno al chiodo e lo collegare alla pila, e come viene mostrato nella foto qui allegata.
Nome:
a) Quali sono i vantaggi che pensate che abbiano gli elettromanti rispetto ai magneti
- Conventionali? Indica almeno due di loro. b) Cosa accadrebbe se il cavo di guida non avesse la copertura di plastica? Per il
- Cosa? c) Come influirebbe sul numero di clip che posso catturare (vedi foto) se invertiamo il senso della corrente, e perché? E se aumentassimo il numero? di giri intorno al cavo?
- (Questa domanda è sull’induzione elettromagnetica) La figura seguente mostra un esperimento in cui si fa cadere un magnete (convenzionale) dal punto A. Durante la caduta, il magnete attraversa un spiro Conduzione di una certa resistenza (vedi figura 2a). Un sensore connesso al Il computer ci mostra il corrente elettrica nel spirale durante il caduta (Figura 2b).
Figura 1
- A. Perché è stata generata una corrente nel spirale?
- MSK1/>B Perché il corrente cambia direzione? Perché, per valore assoluto, l’altezza Il secondo picco è più grande del primo? (cfr. figura 2b) c) L’immagine colpisce il suolo con un’energia cinetica di Ec < mgh, essendo la massa del magnete, g l’accelerazione della gravità e h l’altezza da cui si lascia
- cadere. Perché, apparentemente, non si conserva l’energia? Dove si trova producono le dissipazioni?
L’Onda sperimentazione scientifica Fase locale della XXXII Olimpiada spagnola di fisica Cordoba, 22 febbraio 2021
Movimento ondulativo
PROBLEMA: L’equazione dell’onda che si diffonde transversalmente attraverso una corda espressa in unità dell’SI es:
( ) ( ) (in unità di S.I.)
a) Determina l’ampiezza, la frequenza, il periodo, la lunghezza d’onda e la velocità di diffusione dell’onda. b) Calcolare la velocità e l’accelerazione trasversale al punto x = 1 m e al punto istante t = 0 s. c) Trova la differenza di fase tra due punti separati 2 m in un istante Qualsiasi d) Rappresenta in un grafico lo allungamento corrispondente ai tempi t = 0 s e t = 0,5 s lungo l’asse X, di almeno una lunghezza d’onda.
DOMANDA: Due ponti identici, posizionati orizzontalmente su un tavolo, sono uniscono due corpi di massa identica (vedi figura). Se uno si estende 10 cm e l’altro 5 cm, e si Eppure, lasciano andare, e considerano disprezzo il taglio con la tavola, quale di loro raggiunge la posizione di equilibrio in primo luogo? Raziona la risposta
Nome:
L’esercizio di questo tipo di attività è stato
In un esperimento idealizzato, supponiamo che un corpo possa spostarsi nello spazio. (s) per un piano inclinato a 30° angolo senza rottura in un determinato tempo (t). Considerando la cinematica del problema e il fatto che il corpo parte dal riposo, la il rapporto tra lo spazio percorso e il tempo impiegato è:
( )
Dove g è la gravità.
La procedura utilizzata consiste nel misurare il tempo per diversi spazi. I dati Le informazioni ottenute sono raccolte nella tabella seguente.
s (m) t (s) 0,50 0,46 0,75 0,55 1,00 0,65 1,25 0,71
a) Rendere adeguatamente presenti, su carta millimetrica, i dati della Commissione; tabella precedente, secondo la legge fisica dell’esperimento.
- B. Traccia sul grafico una linea retta il più possibile ai dati sperimentali.
- C. Scegli due punti nella retta per effettuare una stima della pendenza.
- D. Dal punto c, stima anche l’incertezza.
- E. Calcola ragionevolmente il valore di gravità terrestre. f) Valutare il valore dell’ordine di origine. Ha senso il valore ottenuto? Parlate di questo.
Topic: Magnetism, Oscillations & Waves, Electromagnetic Induction Metodi: Lorentz Force Analysis, Wave Equation, Simple Harmonic Motion Analysis, Graph Linearization Competenze: Mathematical Modeling, Experimental Data Analysis, Graph Linearization Objects: Coil, Battery, Magnet, Spring, Point Charge Fonte: Testo (PDF) — p.1
Test: ELECTROMAGNETISM Local Phase of the XXXII Spanish Physics Olympiad Córdoba, February 22, 2021
PROBLEM:
(This problem is about moving charges deflected by a magnetic field)
A proton with velocity m/s passes through the region of a uniform magnetic field of , as shown in Fig. 1a.
- A. Calculate the magnitude of the magnetic force acting on this proton.
- B. Calculate the distance d at which the proton exits after being reflected.
- C. Fig. 1b shows the particle entering with the same velocity but at an angle . Determine the new distance d′ at which the proton exits the magnetic field.
Data: kg, C.
Figure
QUESTIONS:
- (This question is about magnetic fields generated by steady currents)
An electromagnet can be easily built using a conducting wire (insulated with plastic), an iron nail, and a battery. One only needs to wind the wire around the nail and connect it to the battery, as shown in the attached photograph.
Last names: First name:
a) What advantages do you think electromagnets have over conventional magnets? Mention at least two. b) What would happen if the conducting wire did not have the plastic insulation? Why? c) How would reversing the current direction affect the number of paper clips you can pick up (see photograph)? Why? And what if we increase the number of turns around the wire?
- (This question is about electromagnetic induction)
The following figure shows an experiment in which a conventional magnet is released from point A. During its fall, the magnet passes through a conducting loop of certain resistance (see Figure 2a). A sensor connected to the computer displays the electric current in the loop during the fall (Figure 2b).
Figure 1
- A. Why has a current been generated in the loop?
- B. Why does the current change direction? Why, in absolute value, is the height of the second peak greater than that of the first? (see Fig. 2b) c) The magnet hits the ground with a kinetic energy Ec < mgh, where m is the mass of the magnet, g is the acceleration due to gravity, and h is the height from which it was released. Why does energy apparently not appear to be conserved? Where are the dissipations occurring?
WAVES – SCIENTIFIC EXPERIMENTATION Local Phase of the XXXII Spanish Physics Olympiad Córdoba, February 22, 2021
WAVE MOTION
PROBLEM: The wave equation for a transverse wave propagating along a string, expressed in SI units, is:
( ) ( ) (in SI units)
a) Determine the amplitude, frequency, period, wavelength, and wave propagation speed. b) Calculate the transverse velocity and acceleration at point x = 1 m and instant t = 0 s. c) Find the phase difference between two points separated by 2 m at any given instant. d) Plot on the same graph the displacement corresponding to times t = 0 s and t = 0.5 s along the X-axis, covering at least one wavelength.
QUESTION: Two identical springs are placed horizontally on a table and connected to two bodies of equal mass (see figure). If one spring is stretched 10 cm and the other 5 cm, and both are released simultaneously with negligible friction on the table, which one reaches equilibrium position first? Justify your answer.
Last names: First name:
SCIENTIFIC EXPERIMENTATION
In an idealized experiment, suppose a body can travel a distance (s) down an inclined plane at angle 30° without friction in a given time (t). Considering the kinematics of the problem and that the body starts from rest, the relationship between distance traveled and time taken is:
( )
where g is gravity.
The procedure involves measuring the time for various distances. The data obtained are recorded in the following table.
s (m) t (s) 0.50 0.46 0.75 0.55 1.00 0.65 1.25 0.71
a) Make an appropriate representation, on millimeter paper, of the data from the previous table according to the physical law underlying the experiment.
- B. On the graph, draw a straight line as closely fitted as possible to the experimental data points.
- C. Select two points on the line obtained in part c to estimate its slope.
- D. From the line in part c, also estimate the uncertainty.
- E. Reasonably calculate the value of terrestrial gravity. f) Estimate the value of the y-intercept. Does the obtained value make sense? Discuss it.