PAES Módulo común Física

Un grupo de astrónomos del observatorio ALMA en el norte de Chile notaron que, al analizar la luz proveniente de una galaxia lejana, las líneas espectrales características de ciertos elementos químicos aparecían desplazadas hacia longitudes de onda mayores que las observadas en laboratorio.

Con base en esta situación, ¿Qué fenómeno físico está involucrado y qué se puede concluir respecto a la longitud de onda detectada?”

• El fenómeno involucrado es el efecto Doppler, y la longitud de onda detectada es mayor, lo que indica que la galaxia se aleja de la Tierra.

• El fenómeno involucrado es la difracción, y la longitud de onda detectada es menor, lo que indica que la galaxia se aproxima a la Tierra.

• El fenómeno involucrado es el efecto fotoeléctrico, y la longitud de onda detectada es mayor, lo que indica que la galaxia se mantiene en reposo.

• El fenómeno involucrado es la refracción, y la longitud de onda detectada es menor, lo que indica que la galaxia atraviesa una zona densa del espacio.

Un estudiante se sirve té en una taza de vidrio transparente y nota que la cuchara dentro del líquido parece estar “quebrada” en la superficie del té. Luego, añade una cucharadita de azúcar y observa un ligero cambio en la apariencia de la cuchara. Posteriormente, al disolver una segunda cucharadita de azúcar, nota que la apariencia de la cuchara se modifica aún más.

En relación con lo anterior, ¿Qué pregunta de investigación surge directamente de la observación realizada por el estudiante?

• ¿Cómo varía la rapidez de la luz al pasar del aire al té y luego a la cuchara?

• ¿Cómo afecta la concentración de azúcar en el té a la refracción de la luz?

• ¿Cómo varía el color del té a medida que aumenta la concentración de azúcar?

• ¿Qué relación existe entre la difracción de la luz y la cantidad de azúcar disuelta en el líquido?

Cuando la luz blanca incide sobre la superficie de una burbuja de jabón, una parte se refleja en la superficie exterior y otra atraviesa la película, reflejándose en la superficie interior. Luego, al combinarse la onda reflejada en el exterior con la onda reflejada en la

parte interna, las ondas pueden reforzarse (interferencia constructiva) o cancelarse temporalmente (interferencia destructiva), lo que determina qué colores se observan en la burbuja.

Respecto a la interferencia de la luz en la formación de colores en una burbuja de jabón, ¿cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?

• Al interferirse destructivamente, aumenta la frecuencia de la onda resultante.

• Al interferirse constructivamente, aumenta la rapidez de propagación de la onda resultante.

• Al interferirse destructivamente, algunas longitudes de onda se cancelan, afectando los colores observados.

• Al interferirse constructivamente, la longitud de la onda resultante aumenta,

  disminuyendo la cantidad de colores que se observan.

Las cámaras térmicas son dispositivos que permiten visualizar la temperatura de los objetos a través de la radiación que emiten. A diferencia de las cámaras convencionales, que captan la luz visible, las cámaras térmicas detectan radiación infrarroja, la cual es emitida por todos los cuerpos debido a su temperatura. Cuanto más caliente está un objeto, mayor es la cantidad de radiación infrarroja que emite.

En relación con una cámara térmica y su conocimiento del espectro electromagnético, ¿cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?

• Sólo los objetos que reflejan luz visible emiten radiación infrarroja que puede ser

  captada por la cámara.

• Para que una cámara térmica funcione correctamente, necesita una fuente de luz visible.

• La radiación infrarroja captada por la cámara térmica tiene una longitud de onda mayor que la de la luz visible.

• La radiación infrarroja emitida por la cámara térmica tiene una frecuencia mayor que la de la luz visible.

• La cámara térmica refleja radiación infrarroja debido a que esta radiación no puede ser visualizada por el ojo humano.

Cuando una onda electromagnética incide sobre un material, parte de su energía puede ser captada por este y transformarse en otro tipo de energía, como por ejemplo en calor. Este fenómeno ocurre en situaciones cotidianas, como cuando una prenda negra se calienta bajo el Sol o cuando un microondas calienta los alimentos.

¿Cuál es el nombre del fenómeno descrito?

• Difracción

• Interferencia

• Reflexión

• Polarización

• Absorción

Dos espejos planos, E1 y E2, se ubican perpendiculares entre sí. Se hace incidir un rayo

de luz roja proveniente de un láser sobre el espejo E1 el cual se refleja sobre el espejo E2, tal como se muestra en la siguiente imagen.

A partir de la información entregada, ¿cuál es el ángulo de incidencia del rayo de luz en el espejo E1?

• 15°

• 30°

• 45°

• 60°

• 90°

Durante una clase de física, los estudiantes están investigando el comportamiento de los resortes y analizando la Ley de Hooke. La profesora les explica que un resorte puede dejar de cumplir esta ley si se estira demasiado, entrando en una región donde la relación entre la fuerza aplicada y la deformación deja de ser proporcional.

¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta con respecto al cumplimiento de la ley de Hooke o al no cumplimiento de ella?

• Mientras un resorte cumpla la Ley de Hooke, si se le aplica una fuerza y luego se retira, volverá a su longitud original. Sin embargo, si el resorte supera su límite elástico, al retirar la fuerza no recuperará su tamaño inicial.

• Si un resorte se deforma demasiado y deja de cumplir la Ley de Hooke, significa que

  su constante elástica ha aumentado proporcionalmente a la fuerza aplicada.

• Si un resorte se estira más allá de su límite elástico, al dejar de actuar la fuerza su

  longitud será menor que la original.

• La constante elástica de un resorte solo depende de su longitud inicial y no cambia, aunque se deforme permanentemente.

Un sistema está compuesto por cuatro bloques de masas desconocidas que cuelgan verticalmente, unidos entre sí por cuerdas inextensibles y de masa despreciable. La cuerda superior del sistema está fijada a un soporte universal, manteniendo los bloques suspendidos en equilibrio.

Respecto a la distribución de las tensiones en las cuerdas, ¿cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?

• La magnitud de la tensión en la cuerda superior es siempre menor que la magnitud de la tensión en las cuerdas inferiores.

• Si todas las masas fueran iguales, la magnitud de la tensión en todas las cuerdas

  también sería la misma.

• La magnitud de la tensión en cada cuerda siempre es menor que la magnitud del peso del bloque que sostiene.

• La magnitud de la tensión en la cuerda superior es equivalente a la magnitud de la suma de los pesos de los bloques.

• La magnitud de la tensión en una cuerda es independiente de la cantidad de bloques conectados.

En un laboratorio universitario, un equipo de investigadores busca demostrar que la aceleración de la gravedad es independiente de la masa de los objetos. Para ello, realizan múltiples pruebas en una sala donde la presencia de aire es despreciable. Se dejan caer simultáneamente varios cuerpos de diferente masa y material, desde la misma altura, y se registra el tiempo que tardan en llegar al suelo.

Basándose en sus conocimientos previos y si el experimento se ha realizado correctamente, ¿qué se espera observar en los resultados?

• Los objetos más livianos tardarán más en llegar al suelo, porque la gravedad los

  afecta con menor intensidad.

• Todos los objetos llegarán al suelo al mismo tiempo, ya que la aceleración de la

  gravedad es la misma para cualquier cuerpo en caída libre.

• Los objetos de mayor densidad experimentarán una aceleración mayor, alcanzando el suelo en menos tiempo.

• Si los objetos tienen distinto volumen, su aceleración en caída libre será diferente, incluso en ausencia de aire.

En una feria, un comerciante utiliza una balanza de resorte para pesar frutas antes de venderlas. Este tipo de balanza funciona con un resorte calibrado, que se estira dependiendo del peso del objeto colgado. Un día, el comerciante cuelga una bolsa con manzanas y observa que el resorte se alarga 8 cm al llegar al equilibrio. Si la balanza tiene una constante elástica de 2,5 N/cm y la magnitud de la aceleración de la gravedad es 10 m/s², ¿cuál es la masa de la bolsa con manzanas?

• 0,2 kg

• 0,5 kg

• 2 kg

• 10 kg

• 20 kg