Argent 1993

PROBLEMA 1: UNA HUÍDA RIESGOSA.

A fines del siglo pasado, un funcionario de la corte Británica abandonó sus tareas llevando consigo cuatro lingotes de oro, de 10 Kg cada uno, que pertenecían al tesoro real. Su plan contemplaba cruzar el canal de la Mancha utilizando un globo aerostático (de aire caliente). La masa del globo, incluyendo el sistema de calentamiento y la canastilla, era de 100 Kg y el volúmen de aire contenido, cuando éste estaba inflado, de $1.200 m^{3}$ . El día de la huída la temperatura ambiente era de $T_{a} = 288, 16 K$ ( $1 5^{\circ}$ C) y el sistema de calentamiento le permitía calentar el aire del globo hasta $333, 16 K$ ( $1 6^{\circ}$ C).

a) Calcule la fuerza neta sobre el globo (sin pasajero ni carga), sabiendo que la densidad del aire a nivel de tierra cambia con la temperatura según la expresión.

$δ (T) = δ_{0} \frac{T _{a}}{T}$

b) La masa del hombre era de 75 kg, ¿Pudo escapar con todos los lingotes de oro o tuvo que resignar alguno/s?

c) Demuestre la validez de la expresión dada en el punto a) considerando al aire como un gas ideal.

d) Suponiendo que:

i) la presión atmosférica cambie con la altura $h$ de acuerdo a la expresión $P (h) = P_{0} (1 - α h)$ ii) la temperatura ambiente permanezca constante a todo nivel de vuelo.

iii) puede considerarse al aire como un gas ideal.

Calcule la altura hasta la que se elevó el globo.

e) Cuando estaba a mitad de camino, sobre el canal de la Mancha, ocurrió un desperfecto en el sistema de calentamiento que produjo una disminución de 5 K en la temperatura del aire del globo. ¿A qué altura descendería?, ¿Debió hacer algo el funcionario para mantenerse en el aire?

Datos:

$δ_{0} = 1, 2256 Kg/m^{3}$ (densidad del aire a $1 5^{\circ}$ C y a nivel de tierra)

$R = 8, 314$ Joule/(mol K)

masa de un mol de aire $= 2, 7453 \times 1 0^{- 2}$ kg.

$α = 7, 24 \times 1 0^{- 5}$ l/m

$P_{0} = 1, 013 \times 1 0^{5} N/m^{2} = 1$ atm

$g = 9, 8 m/s^{2}$

Topic: Fluid Mechanics, Thermodynamics, Gravitation Metodi: Ideal Gas Law, Hydrostatic Equilibrium, Physical Modeling Competenze: Mathematical Modeling, Physical Reasoning Objects: Gas Fonte: Testo (PDF) — p.1

PROBLEMA 1: Un rischio di fuga.

Alla fine del secolo scorso, un funzionario della corte britannica abbandonò le sue funzioni portando Ho portato con me quattro lingotti d’oro, di 10 kg ciascuno, che appartenevano al tesoro reale. Il suo piano Il suo progetto era di attraversare il canale della Mancha usando un pallone aereo (aereo caldo). La massa Il volume di aria del globo, compreso il sistema di riscaldamento e la canastella, era di 100 Kg e il volume di aria contenuto, quando tale contenuto è gonfiato, di $1.200 m^{3}$ . Il giorno della fuga la temperatura ambientale era di $T_{a} = 288, 16 K$ ( $1 5^{\circ}$ C) e il sistema di riscaldamento gli ha permesso di riscaldare l’aria del pallone fino a $333, 16 K$ ( $1 6^{\circ}$ C).

a) Calcolare la forza netta sul pallone (senza passeggeri e carico), sapendo che la densità del L’aria a livello di terra cambia con la temperatura a seconda dell’espressione.

$δ (T) = δ_{0} \frac{T _{a}}{T}$

b) Il peso dell’uomo era di 75 kg.

Risignare qualcuno?

c) Dimostra la validità dell’espressione di cui al punto a) considerando l’aria come gas Ideale.

d) Supponendo che:

(i) la pressione atmosferica cambia con l’altezza $h$ in conformità dell’espressione $P (h) = P_{0} (1 - α h)$ (ii) la temperatura ambiente rimanga costante a tutti i livelli di volo.

(iii) l’aria può essere considerata come un gas ideale.

Calcola la quota fino a cui è salito il pallone.

e) Mentre ero a metà strada, sul canale della Mancha, si verificò un disastro nel sistema di riscaldamento che ha prodotto una diminuzione di 5 K della temperatura dell’aria del globo. ¿A

Che cosa ha fatto l’ufficiale per restare in aria?

Dati:

$δ_{0} = 1, 2256 Kg/m^{3}$ (densità dell’aria a $1 5^{\circ}$ C e a livello di terra)

$R = 8, 314$ Joule/(mol K)

massa di un mol di aria $= 2, 7453 \times 1 0^{- 2}$ kg.

$α = 7, 24 \times 1 0^{- 5}$ l/m

$P_{0} = 1, 013 \times 1 0^{5} N/m^{2} = 1$ atm

$g = 9, 8 m/s^{2}$

Problem 1: A risky flight.

At the end of the last century, a British court official left his duties to I brought with me four bullion gold bars, 10 kg each, which belonged to the royal treasury. His plan He was contemplating crossing the English Channel using a hot air balloon. The mass The balloon, including the heating system and the canister, was 100 kg and the volume of air The content, when inflated, of $1.200 m^{3}$ . On the day of the escape the room temperature was $T_{a} = 288, 16 K$ ( $1 5^{\circ}$ C) and the heating system allowed it to heat the balloon air up to $333, 16 K$ ( $1 6^{\circ}$ C).

(a) Calculate the net force on the balloon (without passenger or cargo), knowing that the density of the balloon is Air at ground level changes with temperature as the expression.

$δ (T) = δ_{0} \frac{T _{a}}{T}$

(b) The man weighed 75 kg. Could he escape with all the bullion or had to resign some?

(d) Assuming that:

(i) the atmospheric pressure changes with the height $h$ according to the expression $P (h) = P_{0} (1 - α h)$ (ii) the ambient temperature shall remain constant at all flight levels.

(iii) air can be considered as an ideal gas.

Calculate the height to which the balloon rose.

(e) While on the way, over the English Channel, a breakdown occurred in the The heating system that produced a 5 K drop in the temperature of the balloon air. ¿A What height would he go down? Did the officer have to do something to stay in the air?

The data:

$δ_{0} = 1, 2256 Kg/m^{3}$ (air density to $1 5^{\circ}$ C and at ground level)

$R = 8, 314$ Joule/(mol K)

The mass of one mol of air $= 2, 7453 \times 1 0^{- 2}$ kg.

$α = 7, 24 \times 1 0^{- 5}$ l/m

$P_{0} = 1, 013 \times 1 0^{5} N/m^{2} = 1$ atm

$g = 9, 8 m/s^{2}$

PROBLEMA 2: UN JUEGO INTERESANTE.

Un lugar del “Córdoba Shopping Center” había un juego consistente en un pista, con “lomo de burro” y rampas, como se esquematiza en la figura. El juego consistía en lanzar un tejo desde A, de tal manera que quedara aprisionado en el pozo CD. Un jugador con conocimientos de física, inspirado en el juego, decidió hacer algunos cálculos como los que se piden a continuación, suponiendo la pista sin razonamiento, salvo en el tramo HG:

a) ¿Cuál es la mínima velocidad con la que se deberá lanzar el tejo, desde A, para que supere el punto C? b) ¿Cuál es la máxima velocidad con la que deberá partir el tejo, desde A, para que esté siempre en contacto con la pista? (es decir, que no vuele; si se despega de la pista el jugador pierde).

c) ¿Cuál es la máxima fuerza de razonamiento que puede actuar sobre el tejo, entre los puntos H y G, para que, habiendo pasado por C sin que el jugador haya perdido, regrese justo hasta el punto C?.

Datos (figura):

$α_{c} = 3 0^{\circ}$

$m = 0, 2 kg$

$R = 1 m$

$d = 0, 5 m$

$g = 9, 8 m/s^{2}$

Topic: Newtonian Mechanics, Conservation of Energy Metodi: Energy Conservation Method, Free-Body Diagram, Kinematic Equations Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.1

PROBLEMA 2: Un gioco interessante.

Un posto del “Cordoba Shopping Center” aveva un gioco consistente su un pista, con “lomo di “un’ascia” e rampie, come illustrato nella figura. Il gioco consisteva nel lanciare un tessuto da A, di tale tipo. Così sarebbe rimasta intrappolata nel pozzo del CD. Un giocatore dotato di conoscenze fisiche, ispirato a il gioco, ha deciso di fare alcuni calcoli come quelli che vengono richiesti di seguito, supponendo il tracciato senza ragionamento, tranne nel segmento HG:

a) Qual è la velocità minima con cui il tessuto deve essere lanciato, da A, per superare il punto C? b) Qual è la velocità massima con cui il tessuto deve partire da A per essere Sempre in contatto con il tracciato? (cioè non vola; se si allontana dalla pista il giocatore perde).

(c) Qual è la massima forza di ragionamento che può agire sul tessuto, tra i punti H e G, in modo che, dopo aver superato C senza che il giocatore abbia perso, ritorni direttamente al punto C?.

Dati (figura):

$α_{c} = 3 0^{\circ}$

$m = 0, 2 kg$

$R = 1 m$

$d = 0, 5 m$

$g = 9, 8 m/s^{2}$

Problem two: An interesting game.

One place in the “Cordoba Shopping Center” had a consistent game on a track, with “lomo de The following is the figure for the following categories: The game was to throw a weave from A, such as So he’d be trapped in the CD well. A physically gifted player, inspired by the game, decided to do some calculations like the ones asked below, assuming the track without reasoning, except in the HG section:

(a) What is the minimum speed at which the yarn must be thrown from A to exceed The point C? (b) What is the maximum speed at which the yarn must be broken off from A to be Always in touch with the lead? (i.e. it doesn’t fly; if it takes off the track the player loses).

(c) What is the maximum reasoning force that can be applied to the mesh between the points H and G, so that, having passed C without the player losing, he returns right to the point C?.

The data (figure):

$α_{c} = 3 0^{\circ}$

$m = 0, 2 kg$

$R = 1 m$

$d = 0, 5 m$

$g = 9, 8 m/s^{2}$

PROBLEMA 3: UN CIRCUITO ELÉCTRICO DE EMERGENCIA.

Se dispone de una batería de 12V y 45Ampere - hora (con resistencia interna de $0, 05 Ω$ ) para armar un circuito de emergencia, para una vivienda rural. El circuito incluye dos lámparas de 40W (para el comedor y una habitación), una de 25W para el baño y una de 60W para el exterior. Todas estas lámparas son para una tensión nominal de 12W. Se dispone también de los interruptores y el cable necesario.

Dibuje (esquemáticamente) el circuito correspondiente a esta casa.
¿Cuál es la resistencia nominal de cada lámpara?

Para las preguntas siguientes, suponga la resistencia de cada lámpara igual a su valor nominal.

En el circuito esquematizado en el punto 1), ¿Qué corriente circula por cada lámpara cuando se encuentran todas encendidas?
Suponga que hay por lo menos una lámpara encendida. Entonces, calcule las resistencias máxima y mínima del circuito.
Nuevamente, con por lo menos una lámpara encendida, ¿cuál es el tiempo mínimo de duración de la batería?, ¿y el máximo?.
Suponga ahora que se desea iluminar muchos ambientes utilizando la misma batería antes mencionada y lámparas de 40W (12V) de las que se dispone tantas como sean necesarias. ¿Cuántos ambientes se podrían iluminar sin sobrecargar el circuito?, (es decir sin que la diferencia de potencial de la línea a menos de 10V).

PRUEBA EXPERIMENTAL.

…Y TAMBIÉN PUEDE USARSE COMO ÓHMETRO.

OBJETIVOS: Medir valores de resistencias con el menor error posible.

Con los elementos provistos diseñe y arme un dispositivo adecuado a tal fin. Tenga presente el campo magnético terrestre.

ELEMENTOS:

Una brújula.
Una bobina de 100 vueltas.
Una pila de 1,5 V.
Dos resistencias de valores conocidos.
Tres resistencias de valores desconocidos (a medir).
Un zócalo de conexión.
Cables.
Una regla, papel milimetrado y cinta adhesiva.

REQUERIMIENTOS:

Sólo podrá utilizar los elementos provistos, papel, lápiz o bolígrafo y calculadora no programable. Al finalizar el trabajo deberá entregar un informe que incluya los siguientes puntos:

Descripción del método experimental utilizado.
Desarrollo del principio de funcionamiento del aparato diseñado.
Valores obtenidos en las mediciones realizadas.
Fuentes de error y análisis de cómo influyen en el resultado final.
Resultado final de lo solicitado.
Comentarios que desee realizar.

Topic: Circuits, Magnetism Metodi: Kirchhoff’s Laws, Equivalent Circuit Reduction, Experimental Data Analysis Competenze: Diagrammatic Reasoning, Mathematical Modeling, Experimental Data Analysis Objects: Battery, Resistor, Switch, Wire, Coil Fonte: Testo (PDF) — p.2

PROBLEMA 3: Un circuito elettrico di emergenza.

Una batteria di 12V e 45Ampere-ora (con resistenza interna $0, 05 Ω$ ) è disponibile per: mettere in piedi un circuito di emergenza per una casa rurale. Il circuito include due lampade da 40W (per il salotto e una stanza), uno di 25W per il bagno e uno di 60W per l’esterno. Tutti Queste lampade sono per una tensione nominale di 12W. Si dispone anche di interruttori e di il cavo necessario.

Disegna (schimaticamente) il circuito corrispondente a questa casa.
Qual è la resistenza nominale di ciascuna lampada?

Per le domande seguenti, supponga che la resistenza di ciascuna lampada sia pari al suo valore nominale.

Nel circuito schematizzato al punto 1), che corrente circola per ogni lampada quando sono tutte accese?
Supponiamo che ci sia almeno una lampada accesa. Calcola le resistenze

Il massimo e il minimo del circuito.

Ancora una volta, con almeno una lampada accesa, qual è il minimo tempo di durata della batteria e il massimo.
Supponiamo che vogliamo illuminare molti ambienti usando la stessa batteria prima di cui sopra e lampade da 40W (12V) di cui sono disponibili tutte le lampade necessarie. Quanti? In questo modo, si può accendere l’ambiente senza sovraccaricare il circuito. di linea a meno di 10 V).

Prova sperimentale.

E può essere usato anche come ommetro.

OBJETTI: Misurare valori di resistenza con il minor errore possibile.

Con gli elementi forniti, disegna e attrezzi un dispositivo adatto a tale scopo. Ricorda Il campo magnetico terrestre.

Elementi:

Una compassa.
Una bobina di 100 giri.
Una pila a 1,5 V.
Due resistenze di valori noti.
Tre resistenze di valori sconosciuti (da misurare).
Un zócalo di connessione.
Cable.
Una regola, carta millimetrica e nastri.

RICERICI:

Può utilizzare solo gli elementi forniti, carta, penna o penna e calcolatore non programmabile. Al termine del lavoro, deve presentare un rapporto che include i seguenti punti:

Descrizione del metodo sperimentale utilizzato.
Sviluppo del principio di funzionamento dell’apparecchio progettato.
Valori ottenuti dalle misurazioni effettuate.
Fonti di errore e analisi di come influenzano il risultato finale.
Risultato finale della richiesta.
Commenti che vuoi fare.

Problem 3: an emergency electrical circuit.

A 12V and 45Ampere-hour battery (with internal resistance of $0, 05 Ω$ ) is available for To set up an emergency circuit for a rural home. The circuit includes two 40W lamps (for the dining room and one room), one 25W for the bathroom and one 60W for the outside. All of them These lamps are for a rated voltage of 12W. The switch and the cable needed.

Draw (schematically) the corresponding circuit for this house.
What is the nominal resistance of each lamp?

For the following questions, assume that the resistance of each lamp is equal to its nominal value.

In the circuit outlined in point 1), what current is circulating through each lamp When they’re all on?
Suppose there is at least one light on. Then calculate the resistance maximum and minimum of the circuit.
Again, with at least one lamp on, what is the minimum time of battery life and maximum
Now suppose you want to light many environments using the same battery before the above mentioned and 40W (12V) lamps, available as many as are needed. How many? The lighting of the circuit is not limited to the lighting of the circuit. of the line at less than 10V).

This is an experimental test.

…and it can also be used as a meter.

Objectives: Measure resistance values with the least possible error.

With the elements provided, design and equip a suitable device for this purpose. Keep in mind The magnetic field of the Earth.

The following elements:

A compass.
A 100-round coil.
A 1.5 V battery.
Two known value resistance.
Three resistors of unknown values (to be measured).
A connection hub.
The cables.
A rule, millimeter paper and tape.

The following requirements:

You may only use the items provided, paper, pencil or pencil and calculator not It’s programmable. At the end of the work, a report shall be submitted, including the following points:

Description of the experimental method used.
Development of the principle of operation of the designed apparatus.
Values obtained from the measurements made.
Error sources and analysis of how they influence the final result.
Final result of the requested.
Any comments you’d like to make.

Raccolta Gare di Fisica

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