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Olimpiada de F´ısica PUCP Hugo Luyo S´anchez * h.luyo@pucp.edu.pe Abril 2011

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Problemas Ol´ımpicos

En mi experiencia como alumno de colegio, como alumno preuniversitario y como entrenador he visto que muchos profesores en sus cursos de f´ısica aplican problemas que en lugar de despertar el inter´es del alumno por el tema lo ahuyentan de este.Estos problemas por lo general son repetidos, carentes de imaginaci´on, y con estos el alumno no aprende nada y lo que es m´as grave a´ un dejan en el alumno el mensaje de que la f´ısica no es m´as que una colecci´on de f´ormulas para resolver problemas. Con esto el alumno gana destreza algebraica, lo cual es suficiente para aprobar los cursos, y luego de unos meses ya ni se acuerdan de lo que hicieron, y al dejar el mundo acad´emico enfrentan la vida sin esp´ıritu cient´ıfico. ¿Qu´e podemos hacer entonces?, como profesores o entrenadores debemos de incidir no s´olo en el lado pr´actico de la ciencia, sino que debemos ayudar a los estudiantes a entender la naturaleza de las leyes de la f´ısica, lo que son y lo que no son, el sentido en que son verdaderas y cu´ales son sus limitaciones. En el p´arrafo anterior les dije qu´e hacer, ahora nos toca decir ¿C´omo hacerlo?, pues una manera de lograr lo anterior es presentarle al alumno buenos problemas de f´ısica, pero ¿qu´e es un buen problema de f´ısica?, no es nada f´acil dar una definici´on de esto, en comunicaciones por correo con entrenadores para olimpiadas de Brasil, Rusia, Cuba y Espa˜ na, coincidimos en que los buenos problemas de f´ısica cumplen con alguna de las siguientes caracter´ısticas Es instructivo Es original Es interesante Est´a bien formulado *

Entrenador Olimpiada Iberoamericana de F´ısica

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Admite varias soluciones Exige una gran habilidad creativa del estudiante Logra que el alumno piense por s´ı mismo Cabe la posibilidad de que estas caracter´ısticas no sean exahustivas o que ya haya una clasificaci´on detallada, pero como refer´ı l´ıneas arriba, todo lo anterior est´a basado en mi experiencia como alumno y entrenador. Espero sus comentarios acerca de las publicaciones que estoy haciendo para promover la Olimpiada de F´ısica PUCP, ya sean individuales o por instituciones, de lo que se trata es de crear un ambiente de desarrollo mutuo para profesores, entrenadores y alumnos.

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Problemas

1. La constante de resorte del resorte de suspensi´on de un autom´ovil aumenta con la carga creciente debido a un muelle helicoidal que es m´as ancho en la base, y cambia de manera uniforme a un di´ametro m´as peque˜ no cerca de la parte superior. El resultado es un viaje m´as suave sobre superficies de camino normal de los muelles helicoidales, pero el autom´ovil no va hasta abajo en los baches porque, cuando se colapsan los muelles inferiores, los muelles m´as r´ıgidos cerca de lo alto absorben la carga.Para un resorte helicoidal piramidal que se comprime 12,9 cm con una carga de 1000 N y 31,5 cm con una carga de 5000 N. a) Eval´ ue las constantes a y b en la ecuaci´on emp´ırica F = axb b) Halle el trabajo necesario para comprimir el resorte 25,0 cm 2. Una caja con arena posee una masa M y cuelga de un cable de longitud L. La longitud del cable es mucho mayor que los lados de la caja. Una bala de masa m se mueve en direcci´on horizontal y alcanza la caja, introduci´endose en la misma.El cable despu´es de que la bala se introduce en la caja, se desv´ıa en un ´angulo α respecto de la vertical. Halle la velocidad de la bala. 3. ¿Qu´e trabajo hay que realizar para subir un trineo cargado (cuya masa total es m) a un mont´ıculo cuya altura es H? El ´angulo de inclinaci´on de la pendiente es α. El coeficiente de rozamiento entre el trineo y el mont´ıculo disminuye linealmente a lo largo del camino desde k1 en la base hasta k2 en la cumbre. 4. ¿Qu´e cantidad de calor se desprender´a al dar media vuelta a una barra de secci´ on transversal cuadrada sumergida en agua pas´andola de la posici´on vertical a la horizontal? La masa de la barra es m la longitud L y la secci´on transversal S.

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5. En una alberca est´a sujeto un tubo vertical provisto de un ´embolo, tal que el extremo inferior del tubo queda sumergido en el agua. El ´embolo, que inicialmente se encuentra en la superficie del agua, sube lentamente hasta la altura H.¿Qu´e trabajo hay que realizar para hacer esto?. El ´area de ´embolo es S. La presi´on atmosf´erica P0 . La masa del ´embolo se desprecia.

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Olimpiada de Física PUCP