(Originais Teachy 2023) - Pregunta Difícil de Física

Un ciclista pedalea su bicicleta a lo largo de una línea recta, hacia adelante, con velocidad constante, contra el viento, sobre una pista plana horizontal.

Una espira rectangular de alambre conductor está inmersa en un campo magnético uniforme que apunta perpendicularmente al plano de la espira. La espira tiene dimensiones de 20 cm x 30 cm. Inicialmente, el campo magnético tiene una intensidad de 0,5 T y está aumentando a una velocidad de 0,1 T/s. Calcula el flujo magnético que atraviesa la espira en el momento t = 2 s. Discute si el flujo magnético es constante o variable en este escenario.

Una partícula cargada positivamente está cerca de otra partícula cargada negativamente, formando un campo eléctrico en la región entre ellas. Suponga que la carga positiva sea igual a +q y la carga negativa sea igual a -q, y que ambas cargas estén fijas a una distancia d una de la otra. La región alrededor de estas partículas está definida por las líneas de fuerza del campo eléctrico. Con base en esta información: (a) Dibuje en un esquema gráfico las líneas de fuerza del campo eléctrico en la región entre las cargas; (b) Indique la dirección de la fuerza eléctrica que actuaría sobre otra partícula (carga positiva) imaginaria colocada en esta región; (c) Explique cómo varía el campo eléctrico a lo largo de las líneas de fuerza y qué sucede con el campo eléctrico a medida que se aleja de las cargas.

Un estudiante pretende realizar un experimento con un bloque de madera rectangular de masa 120g y volumen de 300 cm³, que será sumergido en un recipiente con agua, en el cual está sujeto a una cuerda que pasa por una polea fija, también conectada a un contrapeso de masa desconocida. El sistema está en equilibrio. Tome nota de los siguientes datos: la densidad del bloque de madera es de 0,4 g/cm³, la densidad del agua es de 1 g/cm³ y la aceleración de la gravedad local es de 9,8 m/s². Con base en estos datos y la información proporcionada: (a) Calcule el empuje ejercido por el agua sobre el bloque de madera y (b) determine la masa del contrapeso necesario para mantener el sistema en equilibrio. (c) Si la densidad del agua se modificara a 0,8 g/cm³, ¿el contrapeso debería ser más ligero, más pesado o permanecer igual para mantener el equilibrio? Justifique su respuesta.