(Originais Teachy 2023) - Pregunta Medio 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.

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).