(Originais Teachy 2023) - Pregunta Media de Física

El Movimiento Armónico Simple (MAS) es el estudio de un cuerpo que se desplaza alrededor de un punto de equilibrio periódicamente, sujeto a la acción de una fuerza restauradora. ¿Cuál de las siguientes alternativas describe mejor la relación entre esta fuerza restauradora y la velocidad del cuerpo?

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.