(Originais Teachy 2025) - Pregunta Difícil de Física

En una industria, un trabajador está fabricando piezas metálicas que están sujetas a variaciones de temperatura. En este proceso, necesita tener en cuenta la dilatación espacial de las chapas metálicas utilizadas. Dada una chapa rectangular, con dimensiones iniciales de 0,5 m x 1 m (ancho x largo) y un coeficiente de dilatación lineal de 12 x 10^-6 °C^-1, la chapa se calienta de 30 °C a 230 °C. (a) Calcule la dilatación lineal en cada dimensión de la chapa al final del calentamiento. (b) Determine la dilatación superficial total de la chapa. (c) Si se hace un agujero circular con 5 cm de diámetro en la chapa antes del calentamiento, determine el diámetro del agujero después de la dilatación.

Un observador se encuentra en reposo en relación con el suelo de una estación de tren mientras un tren se acerca. El tren emite un sonido de frecuencia 500 Hz, y el sonido se propaga en el aire a una velocidad de 340 m/s. La velocidad del tren es de 30 m/s. Dado que la velocidad del sonido en el aire es constante e igual a 340 m/s, y considerando que la frecuencia del sonido aparente percibida por el observador es afectada por el efecto Doppler, calcula la frecuencia aparente del sonido percibida por el observador mientras el tren se acerca. Considera c = 340 m/s (velocidad del sonido en el aire) y f = 500 Hz (frecuencia emitida por la fuente).