(Originais Teachy 2023) - Pregunta Difícil de Física

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.

Un satélite artificial de comunicaciones está en órbita circular alrededor de la Tierra a una altitud de 3,6 veces el radio de la Tierra, que es aproximadamente 6.371 km. Considerando la aceleración de la gravedad en la superficie de la Tierra como 9,81 m/s² y sabiendo que la fuerza gravitacional se da por F = G * (m1 * m2) / r², donde G es la constante gravitacional (6,67 x 10^-11 N m²/kg²), m1 y m2 son masas en kg y r es la distancia entre los centros de masa de los cuerpos en metros, responda: (1) ¿Cuál es la fuerza gravitacional que actúa sobre el satélite? (2) Considerando la fuerza centrípeta necesaria para mantener el satélite en órbita circular, calcule la velocidad orbital del satélite. Desconsidere cualquier efecto de arrastre atmosférico.

Una onda senoidal monocromática de frecuencia f y longitud de onda λ incide en una barrera vertical y plana. Parte de la onda es reflejada de vuelta al medio inicial y la otra parte es transmitida a la región que está detrás de la barrera. Considerando que la onda reflejada y la onda transmitida pueden sufrir inversión de fase dependiendo de las condiciones de contorno y del medio, analice las situaciones en las que cada una de estas ocurrencias puede manifestarse. Describa las condiciones que determinan si la onda reflejada sufrirá o no inversión de fase, y haga lo mismo para la onda transmitida. Además, discuta cómo la frecuencia y la longitud de onda de la onda incidente pueden afectar el fenómeno de reflexión, considerando la relación de dispersión del medio en el que las ondas se propagan.