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Teorías científicas

Pregunta 1 de 36 · 0 correctas

Pregunta 1 de 36

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Identifying Mystery Objects by Density

Density is the amount of mass in a given volume. Every pure substance has its own density, so density can help identify what an object is made of. Density is found with this formula:

d = \dfrac{m}{V}

where d is density in grams per cubic centimeter (g/cm³), m is mass in grams (g), and V is volume in cubic centimeters (cm³). An object floats in water if its density is less than the density of water, 1.00 g/cm³, and sinks if its density is greater.

A student measured three solid objects:

ObjectMass (g)Volume (cm³)
A54.020.0
B18.024.0
C89.610.0

Reference densities

SubstanceDensity (g/cm³)
Oak wood0.75
Ice0.92
Water1.00
Aluminum2.70
Iron7.87
Copper8.96

Use the formula d = \dfrac{m}{V} to find the density of Object A.

g/cm³

Escribe tu respuesta en el recuadro. Puedes usar fracciones como 3/4.

Pista

Divide the mass by the volume. Mass goes on top.

Ver en español
Texto: Identificar objetos misteriosos por su densidad

La densidad es la cantidad de masa en un volumen dado. Cada sustancia pura tiene su propia densidad, así que la densidad puede ayudar a identificar de qué está hecho un objeto. La densidad se calcula con esta fórmula:

d = \dfrac{m}{V}

donde d es la densidad en gramos por centímetro cúbico (g/cm³), m es la masa en gramos (g) y V es el volumen en centímetros cúbicos (cm³). Un objeto flota en el agua si su densidad es menor que la densidad del agua, 1.00 g/cm³, y se hunde si su densidad es mayor.

Un estudiante midió tres objetos sólidos:

ObjetoMasa (g)Volumen (cm³)
A54.020.0
B18.024.0
C89.610.0

Densidades de referencia

SustanciaDensidad (g/cm³)
Madera de roble0.75
Hielo0.92
Agua1.00
Aluminio2.70
Hierro7.87
Cobre8.96

Pregunta

Usa la fórmula d = \dfrac{m}{V} para calcular la densidad del objeto A.

_____ g/cm³

Pista

Divide la masa entre el volumen. La masa va arriba.

Pregunta 2 de 36

Identifying Mystery Objects by Density

Density is the amount of mass in a given volume. Every pure substance has its own density, so density can help identify what an object is made of. Density is found with this formula:

d = \dfrac{m}{V}

where d is density in grams per cubic centimeter (g/cm³), m is mass in grams (g), and V is volume in cubic centimeters (cm³). An object floats in water if its density is less than the density of water, 1.00 g/cm³, and sinks if its density is greater.

A student measured three solid objects:

ObjectMass (g)Volume (cm³)
A54.020.0
B18.024.0
C89.610.0

Reference densities

SubstanceDensity (g/cm³)
Oak wood0.75
Ice0.92
Water1.00
Aluminum2.70
Iron7.87
Copper8.96

The student places each object in a tank of water. Based on the densities, which object or objects will float?

Opciones de respuesta
Pista

Find each object's density, then compare it with 1.00 g/cm³.

Ver en español
Texto: Identificar objetos misteriosos por su densidad

La densidad es la cantidad de masa en un volumen dado. Cada sustancia pura tiene su propia densidad, así que la densidad puede ayudar a identificar de qué está hecho un objeto. La densidad se calcula con esta fórmula:

d = \dfrac{m}{V}

donde d es la densidad en gramos por centímetro cúbico (g/cm³), m es la masa en gramos (g) y V es el volumen en centímetros cúbicos (cm³). Un objeto flota en el agua si su densidad es menor que la densidad del agua, 1.00 g/cm³, y se hunde si su densidad es mayor.

Un estudiante midió tres objetos sólidos:

ObjetoMasa (g)Volumen (cm³)
A54.020.0
B18.024.0
C89.610.0

Densidades de referencia

SustanciaDensidad (g/cm³)
Madera de roble0.75
Hielo0.92
Agua1.00
Aluminio2.70
Hierro7.87
Cobre8.96

Pregunta

El estudiante pone cada objeto en un tanque con agua. Según las densidades, ¿qué objeto u objetos van a flotar?

Opciones

  • A. Solo el objeto A
  • B. Solo el objeto B
  • C. Solo el objeto C
  • D. Los objetos A y C
Pista

Calcula la densidad de cada objeto y luego compárala con 1.00 g/cm³.

Pregunta 3 de 36

Identifying Mystery Objects by Density

Density is the amount of mass in a given volume. Every pure substance has its own density, so density can help identify what an object is made of. Density is found with this formula:

d = \dfrac{m}{V}

where d is density in grams per cubic centimeter (g/cm³), m is mass in grams (g), and V is volume in cubic centimeters (cm³). An object floats in water if its density is less than the density of water, 1.00 g/cm³, and sinks if its density is greater.

A student measured three solid objects:

ObjectMass (g)Volume (cm³)
A54.020.0
B18.024.0
C89.610.0

Reference densities

SubstanceDensity (g/cm³)
Oak wood0.75
Ice0.92
Water1.00
Aluminum2.70
Iron7.87
Copper8.96

Based on its density, Object C is most likely made of which substance?

Opciones de respuesta
Pista

Calculate Object C's density and find the closest value in the reference table.

Ver en español
Texto: Identificar objetos misteriosos por su densidad

La densidad es la cantidad de masa en un volumen dado. Cada sustancia pura tiene su propia densidad, así que la densidad puede ayudar a identificar de qué está hecho un objeto. La densidad se calcula con esta fórmula:

d = \dfrac{m}{V}

donde d es la densidad en gramos por centímetro cúbico (g/cm³), m es la masa en gramos (g) y V es el volumen en centímetros cúbicos (cm³). Un objeto flota en el agua si su densidad es menor que la densidad del agua, 1.00 g/cm³, y se hunde si su densidad es mayor.

Un estudiante midió tres objetos sólidos:

ObjetoMasa (g)Volumen (cm³)
A54.020.0
B18.024.0
C89.610.0

Densidades de referencia

SustanciaDensidad (g/cm³)
Madera de roble0.75
Hielo0.92
Agua1.00
Aluminio2.70
Hierro7.87
Cobre8.96

Pregunta

Según su densidad, ¿de qué sustancia es más probable que esté hecho el objeto C?

Opciones

  • A. Hierro
  • B. Cobre
  • C. Aluminio
  • D. No se puede determinar con la información dada.
Pista

Calcula la densidad del objeto C y busca el valor más cercano en la tabla de referencia.

Pregunta 4 de 36

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Timing Earthquake Waves

When an earthquake happens, it sends out two main kinds of waves through rock. P-waves (primary waves) are faster and arrive at a seismic station first. S-waves (secondary waves) are slower and arrive later.

In the crust of one region, seismologists use these average speeds:

WaveAverage speed in the crust
P-wave6.0 km/s
S-wave3.5 km/s

The time a wave takes to reach a station is found with

t = \dfrac{d}{v}

where t is travel time in seconds, d is distance in kilometers, and v is the wave's speed in km/s.

Because the two waves travel at different speeds, the gap between the P-wave arrival and the S-wave arrival grows the farther a station is from the earthquake. Seismologists use this S–P time gap to work out how far away an earthquake was, even when they do not know exactly when it began.

A seismic station is 210 km from an earthquake. Using the formula and the speeds in the passage, how many seconds after the earthquake does the P-wave reach the station?

s

Escribe tu respuesta en el recuadro. Puedes usar fracciones como 3/4.

Pista

Use the P-wave speed, not the S-wave speed, and divide distance by speed.

Ver en español
Texto: Medir el tiempo de las ondas de un terremoto

Cuando ocurre un terremoto, envía dos tipos principales de ondas a través de la roca. Las ondas P (ondas primarias) son más rápidas y llegan primero a una estación sísmica. Las ondas S (ondas secundarias) son más lentas y llegan después.

En la corteza de una región, los sismólogos usan estas rapideces promedio:

OndaRapidez promedio en la corteza
Onda P6.0 km/s
Onda S3.5 km/s

El tiempo que tarda una onda en llegar a una estación se calcula con

t = \dfrac{d}{v}

donde t es el tiempo de viaje en segundos, d es la distancia en kilómetros y v es la rapidez de la onda en km/s.

Como las dos ondas viajan a rapideces diferentes, el intervalo entre la llegada de la onda P y la llegada de la onda S aumenta cuanto más lejos está una estación del terremoto. Los sismólogos usan este intervalo S–P para calcular a qué distancia ocurrió un terremoto, incluso cuando no saben exactamente cuándo empezó.

Pregunta

Una estación sísmica está a 210 km de un terremoto. Usando la fórmula y las rapideces del pasaje, ¿cuántos segundos después del terremoto llega la onda P a la estación?

_____ s

Pista

Usa la rapidez de la onda P, no la de la onda S, y divide la distancia entre la rapidez.

Pregunta 5 de 36

Identifying a Mineral by Density

Every mineral has a typical density, so geologists can use density to help identify a mineral sample:

d = \dfrac{m}{V}

where d is density in g/cm³, m is mass in grams and V is volume in cm³ (1 mL = 1 cm³).

A geology student found the volume of an irregular rock with water displacement. She poured water into a graduated cylinder and read the level: 15.0 mL. She lowered the sample in and read the new level: 45.0 mL. The volume of the sample equals the rise in the water level. A balance showed the sample's mass was 79.5 g.

MineralDensity (g/cm³)
Quartz2.65
Calcite2.71
Pyrite5.0
Hematite5.3
Galena7.6

Based on the student's measurements, the sample is most likely which mineral?

Opciones de respuesta
Pista

First find the volume from the change in water level, then divide mass by volume.

Ver en español
Texto: Identificar un mineral por su densidad

Cada mineral tiene una densidad típica, así que los geólogos pueden usar la densidad para ayudar a identificar una muestra de mineral:

d = \dfrac{m}{V}

donde d es la densidad en g/cm³, m es la masa en gramos y V es el volumen en cm³ (1 mL = 1 cm³).

Una estudiante de geología encontró el volumen de una roca irregular por desplazamiento de agua. Echó agua en una probeta graduada y leyó el nivel: 15.0 mL. Metió la muestra y leyó el nuevo nivel: 45.0 mL. El volumen de la muestra es igual a lo que subió el nivel del agua. Una balanza mostró que la masa de la muestra era 79.5 g.

MineralDensidad (g/cm³)
Cuarzo2.65
Calcita2.71
Pirita5.0
Hematita5.3
Galena7.6

Pregunta

Según las mediciones de la estudiante, ¿qué mineral es más probable que sea la muestra?

Opciones

  • A. Cuarzo
  • B. Calcita
  • C. Hematita
  • D. Galena
Pista

Primero calcula el volumen a partir del cambio en el nivel del agua y luego divide la masa entre el volumen.

Pregunta 6 de 36

Natural Selection in Bacteria

Charles Darwin's theory of evolution by natural selection rests on a few observations:

  1. Individuals in a population vary in their traits.
  2. Some of this variation is inherited (passed to offspring).
  3. Living things produce more offspring than can survive.
  4. Individuals with traits that help them survive in their environment tend to leave more offspring, so those traits become more common over generations.

Natural selection does not create new traits on demand. It acts on variation that already exists.

Bacteria reproduce very quickly, so natural selection can be seen within days. In one patient's infection, about 1 in every 1,000,000 bacteria carries a random gene mutation that lets it survive a certain antibiotic. The other bacteria are killed by the drug. A doctor prescribes this antibiotic, and the patient takes it for only part of the full course before feeling better and stopping.

The patient stops taking the antibiotic early, and the surviving bacteria multiply again. According to the theory of natural selection, how will the new bacterial population most likely differ from the original one?

Opciones de respuesta
Pista

Ask which bacteria survived the drug and which traits they pass on.

Ver en español
Texto: La selección natural en las bacterias

La teoría de la evolución por selección natural de Charles Darwin se basa en algunas observaciones:

  1. Los individuos de una población varían en sus rasgos.
  2. Parte de esta variación se hereda (pasa a la descendencia).
  3. Los seres vivos producen más descendientes de los que pueden sobrevivir.
  4. Los individuos con rasgos que los ayudan a sobrevivir en su ambiente tienden a dejar más descendientes, así que esos rasgos se vuelven más comunes con el paso de las generaciones.

La selección natural no crea rasgos nuevos según se necesiten. Actúa sobre la variación que ya existe.

Las bacterias se reproducen muy rápido, así que la selección natural se puede ver en cuestión de días. En la infección de un paciente, más o menos 1 de cada 1,000,000 de bacterias tiene una mutación genética al azar que le permite sobrevivir a cierto antibiótico. El medicamento mata a las demás bacterias. Un médico receta este antibiótico, y el paciente lo toma solo durante una parte del tratamiento completo; deja de tomarlo cuando se siente mejor.

Pregunta

El paciente deja de tomar el antibiótico antes de tiempo, y las bacterias que sobrevivieron se multiplican de nuevo. Según la teoría de la selección natural, ¿en qué se diferenciará muy probablemente la nueva población de bacterias de la original?

Opciones

  • A. Cada bacteria que sobrevivió desarrollará resistencia porque estuvo expuesta al antibiótico.
  • B. Una fracción mucho mayor de las bacterias será resistente al antibiótico.
  • C. La fracción de bacterias resistentes seguirá siendo de más o menos 1 de cada 1,000,000.
  • D. Las bacterias serán menos resistentes que antes, porque el antibiótico las debilitó.
Pista

Pregúntate qué bacterias sobrevivieron al medicamento y qué rasgos transmiten.

Pregunta 7 de 36

Clocking a Pronghorn

The pronghorn of the western United States is one of the fastest land animals in North America. A wildlife biologist used a GPS collar to track one pronghorn during a sprint. The collar recorded that the animal ran 800 meters in 32 seconds at a nearly constant speed.

Average speed is found with this formula:

v = \dfrac{d}{t}

where v is speed, d is distance and t is time.

Useful conversions: 1 kilometer (km) = 1,000 meters (m); 1 hour (h) = 3,600 seconds (s).

What was the pronghorn's average speed during the sprint?

Opciones de respuesta
Pista

Speed = distance ÷ time. Check the units of the answer.

Ver en español
Texto: Cronometrar a un berrendo

El berrendo del oeste de Estados Unidos es uno de los animales terrestres más rápidos de América del Norte. Un biólogo de vida silvestre usó un collar con GPS para seguir a un berrendo durante una carrera. El collar registró que el animal corrió 800 metros en 32 segundos a una rapidez casi constante.

La rapidez promedio se calcula con esta fórmula:

v = \dfrac{d}{t}

donde v es la rapidez, d es la distancia y t es el tiempo.

Conversiones útiles: 1 kilómetro (km) = 1,000 metros (m); 1 hora (h) = 3,600 segundos (s).

Pregunta

¿Cuál fue la rapidez promedio del berrendo durante la carrera?

Opciones

  • A. 0.04 m/s
  • B. 2.5 m/s
  • C. 25 m/s
  • D. 25,600 m/s
Pista

Rapidez = distancia ÷ tiempo. Revisa las unidades de la respuesta.

Pregunta 8 de 36

Completar
Clocking a Pronghorn

The pronghorn of the western United States is one of the fastest land animals in North America. A wildlife biologist used a GPS collar to track one pronghorn during a sprint. The collar recorded that the animal ran 800 meters in 32 seconds at a nearly constant speed.

Average speed is found with this formula:

v = \dfrac{d}{t}

where v is speed, d is distance and t is time.

Useful conversions: 1 kilometer (km) = 1,000 meters (m); 1 hour (h) = 3,600 seconds (s).

Convert the pronghorn's speed of 25 m/s to kilometers per hour.

km/h

Escribe tu respuesta en el recuadro. Puedes usar fracciones como 3/4.

Pista

Change meters to kilometers and seconds to hours. Write each conversion as a fraction equal to 1.

Ver en español
Texto: Cronometrar a un berrendo

El berrendo del oeste de Estados Unidos es uno de los animales terrestres más rápidos de América del Norte. Un biólogo de vida silvestre usó un collar con GPS para seguir a un berrendo durante una carrera. El collar registró que el animal corrió 800 metros en 32 segundos a una rapidez casi constante.

La rapidez promedio se calcula con esta fórmula:

v = \dfrac{d}{t}

donde v es la rapidez, d es la distancia y t es el tiempo.

Conversiones útiles: 1 kilómetro (km) = 1,000 metros (m); 1 hora (h) = 3,600 segundos (s).

Pregunta

Convierte la rapidez del berrendo, 25 m/s, a kilómetros por hora.

_____ km/h

Pista

Cambia los metros a kilómetros y los segundos a horas. Escribe cada conversión como una fracción igual a 1.

Pregunta 9 de 36

Pushing Carts: Newton's Second Law

Newton's second law of motion states that the acceleration of an object depends on the net force on it and on its mass:

F = ma

where F is the net force in newtons (N), m is the mass in kilograms (kg), and a is the acceleration in meters per second squared (m/s²).

Students pulled carts along a nearly frictionless track with a spring scale and measured the acceleration with a motion sensor.

TrialCart mass (kg)Pulling force (N)Acceleration (m/s²)
12.06.03.0
24.06.01.5
32.012.06.0

The students also studied work, the energy transferred when a force moves an object. Work is found with W = Fd, where W is work in joules (J), F is force in newtons (N), and d is the distance moved in meters (1 m = 100 cm).

Using Newton's second law, what net force is needed to give a 5.0 kg cart an acceleration of 2.0 m/s²?

Opciones de respuesta
Pista

Substitute the mass and acceleration into F = ma.

Ver en español
Texto: Empujar carritos: la segunda ley de Newton

La segunda ley del movimiento de Newton dice que la aceleración de un objeto depende de la fuerza neta que actúa sobre él y de su masa:

F = ma

donde F es la fuerza neta en newtons (N), m es la masa en kilogramos (kg) y a es la aceleración en metros por segundo al cuadrado (m/s²).

Unos estudiantes jalaron carritos por una pista casi sin fricción con un dinamómetro de resorte y midieron la aceleración con un sensor de movimiento.

PruebaMasa del carrito (kg)Fuerza de jalón (N)Aceleración (m/s²)
12.06.03.0
24.06.01.5
32.012.06.0

Los estudiantes también estudiaron el trabajo, la energía que se transfiere cuando una fuerza mueve un objeto. El trabajo se calcula con W = Fd, donde W es el trabajo en joules (J), F es la fuerza en newtons (N) y d es la distancia recorrida en metros (1 m = 100 cm).

Pregunta

Usando la segunda ley de Newton, ¿qué fuerza neta se necesita para darle a un carrito de 5.0 kg una aceleración de 2.0 m/s²?

Opciones

  • A. 0.4 N
  • B. 2.5 N
  • C. 10 N
  • D. 7.0 N
Pista

Sustituye la masa y la aceleración en F = ma.

Pregunta 10 de 36

Arrastrar y soltar
Pushing Carts: Newton's Second Law

Newton's second law of motion states that the acceleration of an object depends on the net force on it and on its mass:

F = ma

where F is the net force in newtons (N), m is the mass in kilograms (kg), and a is the acceleration in meters per second squared (m/s²).

Students pulled carts along a nearly frictionless track with a spring scale and measured the acceleration with a motion sensor.

TrialCart mass (kg)Pulling force (N)Acceleration (m/s²)
12.06.03.0
24.06.01.5
32.012.06.0

The students also studied work, the energy transferred when a force moves an object. Work is found with W = Fd, where W is work in joules (J), F is force in newtons (N), and d is the distance moved in meters (1 m = 100 cm).

The same net force of 12 N is applied to each cart below. Use a = \dfrac{F}{m} (a rearranged form of F = ma) to drag each cart to the box showing its acceleration. One cart will not be used.

a = 6.0 m/s²a = 4.0 m/s²a = 3.0 m/s²

Toca una ficha y luego toca un recuadro para colocarla.

Pista

Divide 12 N by each cart's mass. Heavier carts accelerate less.

Ver en español
Texto: Empujar carritos: la segunda ley de Newton

La segunda ley del movimiento de Newton dice que la aceleración de un objeto depende de la fuerza neta que actúa sobre él y de su masa:

F = ma

donde F es la fuerza neta en newtons (N), m es la masa en kilogramos (kg) y a es la aceleración en metros por segundo al cuadrado (m/s²).

Unos estudiantes jalaron carritos por una pista casi sin fricción con un dinamómetro de resorte y midieron la aceleración con un sensor de movimiento.

PruebaMasa del carrito (kg)Fuerza de jalón (N)Aceleración (m/s²)
12.06.03.0
24.06.01.5
32.012.06.0

Los estudiantes también estudiaron el trabajo, la energía que se transfiere cuando una fuerza mueve un objeto. El trabajo se calcula con W = Fd, donde W es el trabajo en joules (J), F es la fuerza en newtons (N) y d es la distancia recorrida en metros (1 m = 100 cm).

Pregunta

Se aplica la misma fuerza neta de 12 N a cada uno de los carritos de abajo. Usa a = \dfrac{F}{m} (una forma despejada de F = ma) para arrastrar cada carrito a la casilla que muestra su aceleración. Un carrito no se usará.

a = 6.0 m/s²a = 4.0 m/s²a = 3.0 m/s²
_______________

Opciones

  • Carrito P (2.0 kg)
  • Carrito Q (3.0 kg)
  • Carrito R (4.0 kg)
  • Carrito S (6.0 kg)
Pista

Divide 12 N entre la masa de cada carrito. Los carritos más pesados aceleran menos.

Pregunta 11 de 36

Completar
Pushing Carts: Newton's Second Law

Newton's second law of motion states that the acceleration of an object depends on the net force on it and on its mass:

F = ma

where F is the net force in newtons (N), m is the mass in kilograms (kg), and a is the acceleration in meters per second squared (m/s²).

Students pulled carts along a nearly frictionless track with a spring scale and measured the acceleration with a motion sensor.

TrialCart mass (kg)Pulling force (N)Acceleration (m/s²)
12.06.03.0
24.06.01.5
32.012.06.0

The students also studied work, the energy transferred when a force moves an object. Work is found with W = Fd, where W is work in joules (J), F is force in newtons (N), and d is the distance moved in meters (1 m = 100 cm).

A student pulls a cart with a constant force of 6.0 N for a distance of 150 cm along the track. How much work does she do on the cart?

J

Escribe tu respuesta en el recuadro. Puedes usar fracciones como 3/4.

Pista

The formula needs distance in meters. Convert first.

Ver en español
Texto: Empujar carritos: la segunda ley de Newton

La segunda ley del movimiento de Newton dice que la aceleración de un objeto depende de la fuerza neta que actúa sobre él y de su masa:

F = ma

donde F es la fuerza neta en newtons (N), m es la masa en kilogramos (kg) y a es la aceleración en metros por segundo al cuadrado (m/s²).

Unos estudiantes jalaron carritos por una pista casi sin fricción con un dinamómetro de resorte y midieron la aceleración con un sensor de movimiento.

PruebaMasa del carrito (kg)Fuerza de jalón (N)Aceleración (m/s²)
12.06.03.0
24.06.01.5
32.012.06.0

Los estudiantes también estudiaron el trabajo, la energía que se transfiere cuando una fuerza mueve un objeto. El trabajo se calcula con W = Fd, donde W es el trabajo en joules (J), F es la fuerza en newtons (N) y d es la distancia recorrida en metros (1 m = 100 cm).

Pregunta

Una estudiante jala un carrito con una fuerza constante de 6.0 N a lo largo de una distancia de 150 cm por la pista. ¿Cuánto trabajo realiza sobre el carrito?

_____ J

Pista

La fórmula necesita la distancia en metros. Convierte primero.

Pregunta 12 de 36

Light Travel Times in the Solar System

Light and radio signals travel through space at about 3.0 \times 10^5 kilometers per second. Because distances in space are so large, scientists write them in scientific notation.

DistanceApproximate value
Earth to the Moon3.8 \times 10^5 km
Earth to Mars (at closest approach)5.6 \times 10^7 km
Earth to the Sun1.5 \times 10^8 km

The time for light or a radio signal to travel a distance is:

t = \dfrac{d}{v}

where t is time, d is distance and v is the speed of light. (1 minute = 60 seconds.)

About how long does it take light from the Sun to reach Earth?

Opciones de respuesta
Pista

Use t = \dfrac{d}{v}. Divide the front numbers, then subtract the exponents.

Ver en español
Texto: Tiempos de viaje de la luz en el sistema solar

La luz y las señales de radio viajan por el espacio a unos 3.0 \times 10^5 kilómetros por segundo. Como las distancias en el espacio son tan grandes, los científicos las escriben en notación científica.

DistanciaValor aproximado
De la Tierra a la Luna3.8 \times 10^5 km
De la Tierra a Marte (en su máximo acercamiento)5.6 \times 10^7 km
De la Tierra al Sol1.5 \times 10^8 km

El tiempo que tarda la luz o una señal de radio en recorrer una distancia es:

t = \dfrac{d}{v}

donde t es el tiempo, d es la distancia y v es la rapidez de la luz. (1 minuto = 60 segundos.)

Pregunta

¿Aproximadamente cuánto tarda la luz del Sol en llegar a la Tierra?

Opciones

  • A. 5.0 \times 10^2 segundos
  • B. 5.0 \times 10^{12} segundos
  • C. 4.5 \times 10^{13} segundos
  • D. 2.0 \times 10^{-3} segundos
Pista

Usa t = \dfrac{d}{v}. Divide los números del frente y luego resta los exponentes.

Pregunta 13 de 36

Completar
Waves: Speed, Frequency and Wavelength

All waves, from sound to radio, follow the same relationship:

v = f\lambda

where v is the wave's speed in meters per second (m/s), f is its frequency in hertz (Hz, waves per second), and \lambda (lambda) is its wavelength in meters.

WaveSpeed
Light and radio waves (in air)3.0 \times 10^8 m/s
Sound (in air at about 20 °C)340 m/s

For waves traveling at the same speed, frequency and wavelength are inversely related: if the frequency doubles, the wavelength is cut in half. Radio engineers use this relationship to choose antenna sizes, because an antenna works best when its length is related to the wavelength it receives.

An FM radio station broadcasts at a frequency of 9.0 \times 10^7 Hz. Using the passage, what is the wavelength of its radio waves? Round to the nearest tenth of a meter.

m

Escribe tu respuesta en el recuadro. Puedes usar fracciones como 3/4.

Pista

Solve v = fλ for λ, then divide the numbers and the powers of ten separately.

Ver en español
Texto: Las ondas: rapidez, frecuencia y longitud de onda

Todas las ondas, desde el sonido hasta la radio, siguen la misma relación:

v = f\lambda

donde v es la rapidez de la onda en metros por segundo (m/s), f es su frecuencia en hertz (Hz, ondas por segundo) y \lambda (lambda) es su longitud de onda en metros.

OndaRapidez
Luz y ondas de radio (en el aire)3.0 \times 10^8 m/s
Sonido (en el aire a unos 20 °C)340 m/s

Para ondas que viajan a la misma rapidez, la frecuencia y la longitud de onda tienen una relación inversa: si la frecuencia se duplica, la longitud de onda se reduce a la mitad. Los ingenieros de radio usan esta relación para elegir el tamaño de las antenas, porque una antena funciona mejor cuando su longitud está relacionada con la longitud de onda que recibe.

Pregunta

Una estación de radio FM transmite a una frecuencia de 9.0 \times 10^7 Hz. Usando el pasaje, ¿cuál es la longitud de onda de sus ondas de radio? Redondea a la décima de metro más cercana.

_____ m

Pista

Despeja λ de v = fλ y luego divide por separado los números y las potencias de diez.

Pregunta 14 de 36

Completar
Timing Earthquake Waves

When an earthquake happens, it sends out two main kinds of waves through rock. P-waves (primary waves) are faster and arrive at a seismic station first. S-waves (secondary waves) are slower and arrive later.

In the crust of one region, seismologists use these average speeds:

WaveAverage speed in the crust
P-wave6.0 km/s
S-wave3.5 km/s

The time a wave takes to reach a station is found with

t = \dfrac{d}{v}

where t is travel time in seconds, d is distance in kilometers, and v is the wave's speed in km/s.

Because the two waves travel at different speeds, the gap between the P-wave arrival and the S-wave arrival grows the farther a station is from the earthquake. Seismologists use this S–P time gap to work out how far away an earthquake was, even when they do not know exactly when it began.

At a second station, the P-wave arrived 45 s after the earthquake began. How far is this station from the earthquake?

km

Escribe tu respuesta en el recuadro. Puedes usar fracciones como 3/4.

Pista

This time the distance is unknown. Rearrange t = d/v to solve for d.

Ver en español
Texto: Medir el tiempo de las ondas de un terremoto

Cuando ocurre un terremoto, envía dos tipos principales de ondas a través de la roca. Las ondas P (ondas primarias) son más rápidas y llegan primero a una estación sísmica. Las ondas S (ondas secundarias) son más lentas y llegan después.

En la corteza de una región, los sismólogos usan estas rapideces promedio:

OndaRapidez promedio en la corteza
Onda P6.0 km/s
Onda S3.5 km/s

El tiempo que tarda una onda en llegar a una estación se calcula con

t = \dfrac{d}{v}

donde t es el tiempo de viaje en segundos, d es la distancia en kilómetros y v es la rapidez de la onda en km/s.

Como las dos ondas viajan a rapideces diferentes, el intervalo entre la llegada de la onda P y la llegada de la onda S aumenta cuanto más lejos está una estación del terremoto. Los sismólogos usan este intervalo S–P para calcular a qué distancia ocurrió un terremoto, incluso cuando no saben exactamente cuándo empezó.

Pregunta

En una segunda estación, la onda P llegó 45 s después de que empezó el terremoto. ¿A qué distancia está esta estación del terremoto?

_____ km

Pista

Esta vez la distancia es la incógnita. Despeja d de t = d/v.

Pregunta 15 de 36

Where Do Microbes Come From?

For centuries, many people believed in spontaneous generation, the idea that living things could arise from nonliving matter, such as maggots from rotting meat or microbes from broth. The cell theory, developed in the 1800s, states that all living things are made of cells, that the cell is the basic unit of life, and that all cells come from pre-existing cells.

In the 1860s, the French scientist Louis Pasteur tested these ideas. He boiled meat broth in flasks to kill any microbes. Some flasks had long necks bent into an S shape (a "swan neck"). Air could flow in, but dust and microbes from the air settled in the bend of the neck and could not reach the broth.

  • Flask 1, swan neck left intact: the broth stayed clear for many weeks.
  • Flask 2, swan neck broken off after boiling: the broth became cloudy with microbes within days.

Scientists call the cell theory a theory because it is a broad, well-tested explanation supported by many experiments, not a guess.

Which result from Pasteur's experiment best supports the cell theory's statement that all cells come from pre-existing cells?

Opciones de respuesta
Pista

Which flask let air in but kept microbes out, and what happened to its broth?

Ver en español
Texto: ¿De dónde vienen los microbios?

Durante siglos, mucha gente creyó en la generación espontánea, la idea de que los seres vivos podían surgir de materia sin vida, como los gusanos de la carne podrida o los microbios del caldo. La teoría celular, desarrollada en el siglo XIX, dice que todos los seres vivos están formados por células, que la célula es la unidad básica de la vida y que todas las células vienen de células que ya existían.

En la década de 1860, el científico francés Louis Pasteur puso a prueba estas ideas. Hirvió caldo de carne en matraces para matar cualquier microbio. Algunos matraces tenían cuellos largos doblados en forma de S (un "cuello de cisne"). El aire podía entrar, pero el polvo y los microbios del aire se quedaban en la curva del cuello y no podían llegar al caldo.

  • Matraz 1, con el cuello de cisne intacto: el caldo se mantuvo claro durante muchas semanas.
  • Matraz 2, con el cuello de cisne roto después de hervir: el caldo se puso turbio con microbios en pocos días.

Los científicos llaman teoría a la teoría celular porque es una explicación amplia y muy comprobada, apoyada por muchos experimentos, no una suposición.

Pregunta

¿Qué resultado del experimento de Pasteur apoya mejor lo que dice la teoría celular de que todas las células vienen de células que ya existían?

Opciones

  • A. Pasteur hirvió el caldo de los dos matraces antes de empezar la prueba.
  • B. El caldo del matraz 2 se puso turbio con microbios en pocos días.
  • C. El caldo del matraz 1 se mantuvo claro aunque el aire podía llegar a él, y los microbios crecieron solo después de que se rompió el cuello.
  • D. El cuello de cisne impidió que el aire llegara al caldo del matraz 1.
Pista

¿Qué matraz dejaba entrar el aire pero no los microbios, y qué le pasó a su caldo?

Pregunta 16 de 36

Speed and Stopping Distance

The kinetic energy of a moving object is the energy it has because of its motion:

KE = \dfrac{1}{2}mv^2

where m is mass in kilograms and v is speed in meters per second.

When a driver brakes, the brakes and tires must remove all of the car's kinetic energy. For the same car on the same road, the braking force is about the same at any speed, so the braking distance is proportional to the kinetic energy. If the kinetic energy doubles, the braking distance doubles.

A driving-safety class tested a car on a dry road. At 40 km/h, the car needed 18 m to stop once the brakes were applied. The instructor reminded students that speed appears squared in the kinetic energy formula, so small increases in speed make a large difference.

The same car is driven on the same dry road at 80 km/h, twice the speed of the test. About how far will the car travel after the brakes are applied?

Opciones de respuesta
Pista

Speed is squared in the kinetic energy formula. What happens to v² when v doubles?

Ver en español
Texto: La rapidez y la distancia de frenado

La energía cinética de un objeto en movimiento es la energía que tiene debido a su movimiento:

KE = \dfrac{1}{2}mv^2

donde m es la masa en kilogramos y v es la rapidez en metros por segundo.

Cuando un conductor frena, los frenos y las llantas deben eliminar toda la energía cinética del auto. Para el mismo auto en la misma carretera, la fuerza de frenado es más o menos la misma a cualquier rapidez, así que la distancia de frenado es proporcional a la energía cinética. Si la energía cinética se duplica, la distancia de frenado se duplica.

Una clase de manejo seguro probó un auto en una carretera seca. A 40 km/h, el auto necesitó 18 m para detenerse una vez aplicados los frenos. El instructor les recordó a los estudiantes que la rapidez aparece al cuadrado en la fórmula de la energía cinética, así que pequeños aumentos de rapidez hacen una gran diferencia.

Pregunta

Se maneja el mismo auto en la misma carretera seca a 80 km/h, el doble de la rapidez de la prueba. ¿Aproximadamente qué distancia recorrerá el auto después de aplicar los frenos?

Opciones

  • A. 18 m
  • B. 36 m
  • C. 72 m
  • D. 144 m
Pista

La rapidez está al cuadrado en la fórmula de la energía cinética. ¿Qué le pasa a v² cuando v se duplica?

Pregunta 17 de 36

Completar
Evidence from the Seafloor

The theory of plate tectonics states that Earth's outer layer is broken into large plates that slowly move. At mid-ocean ridges, hot rock rises from below, cools and forms new seafloor. The new seafloor then moves away from the ridge on both sides, a process called seafloor spreading. If the theory is correct, the youngest rock should be found at the ridge, and rock should get older with distance from it.

Scientists drilled into the seafloor at several sites in one study area east and west of a mid-ocean ridge and dated the rock.

Distance from ridgeAge of rock, west sideAge of rock, east side
0 km0 (forming now)0 (forming now)
50 km2.0 million years2.0 million years
100 km4.0 million years4.0 million years
200 km8.0 million years8.0 million years

The spreading rate of one side is the distance the seafloor has moved divided by the time it took:

\text{rate} = \dfrac{\text{distance}}{\text{time}}

Geologists usually report spreading rates in centimeters per year. (1 km = 100,000 cm.)

Use the data for the rock 100 km west of the ridge. What is the spreading rate of the west side, in centimeters per year?

cm/yr

Escribe tu respuesta en el recuadro. Puedes usar fracciones como 3/4.

Pista

Convert 100 km to centimeters and 4.0 million years to years before you divide.

Ver en español
Texto: Evidencia del fondo marino

La teoría de la tectónica de placas dice que la capa exterior de la Tierra está dividida en grandes placas que se mueven lentamente. En las dorsales oceánicas, la roca caliente sube desde abajo, se enfría y forma nuevo fondo marino. Luego, el nuevo fondo marino se aleja de la dorsal hacia los dos lados, un proceso llamado expansión del fondo marino. Si la teoría es correcta, la roca más joven debería estar en la dorsal, y la roca debería ser más antigua cuanto más lejos esté de ella.

Unos científicos perforaron el fondo marino en varios sitios de una zona de estudio al este y al oeste de una dorsal oceánica y fecharon la roca.

Distancia de la dorsalEdad de la roca, lado oesteEdad de la roca, lado este
0 km0 (se está formando ahora)0 (se está formando ahora)
50 km2.0 millones de años2.0 millones de años
100 km4.0 millones de años4.0 millones de años
200 km8.0 millones de años8.0 millones de años

La tasa de expansión de un lado es la distancia que se ha movido el fondo marino dividida entre el tiempo que tardó:

\text{tasa} = \dfrac{\text{distancia}}{\text{tiempo}}

Los geólogos por lo general informan las tasas de expansión en centímetros por año. (1 km = 100,000 cm.)

Pregunta

Usa los datos de la roca que está a 100 km al oeste de la dorsal. ¿Cuál es la tasa de expansión del lado oeste, en centímetros por año?

_____ cm/año

Pista

Convierte 100 km a centímetros y 4.0 millones de años a años antes de dividir.

Pregunta 18 de 36

Specific Heat of Metals

Specific heat is the amount of energy needed to raise the temperature of 1 gram of a substance by 1 °C. Each metal has its own specific heat, so it can help identify an unknown metal. The energy absorbed is found with

Q = mc\Delta T

where Q is energy in joules (J), m is mass in grams, c is specific heat in J/(g °C), and \Delta T is the change in temperature (final temperature minus starting temperature) in °C.

MetalSpecific heat, J/(g °C)
Aluminum0.90
Iron0.45
Copper0.39
Lead0.13

In a chemistry lab, students heated an unknown 50.0 g metal block with an electric heater that delivered exactly 900 J of energy to the block. The block's temperature rose from 22.0 °C to 42.0 °C.

Based on the students' data, the unknown block is most likely made of which metal?

Opciones de respuesta
Pista

Rearrange Q = mcΔT to find c. Remember ΔT is a change, not a single reading.

Ver en español
Texto: El calor específico de los metales

El calor específico es la cantidad de energía que se necesita para subir 1 °C la temperatura de 1 gramo de una sustancia. Cada metal tiene su propio calor específico, así que puede ayudar a identificar un metal desconocido. La energía absorbida se calcula con

Q = mc\Delta T

donde Q es la energía en joules (J), m es la masa en gramos, c es el calor específico en J/(g °C) y \Delta T es el cambio de temperatura (temperatura final menos temperatura inicial) en °C.

MetalCalor específico, J/(g °C)
Aluminio0.90
Hierro0.45
Cobre0.39
Plomo0.13

En un laboratorio de química, unos estudiantes calentaron un bloque de un metal desconocido de 50.0 g con un calentador eléctrico que le dio exactamente 900 J de energía al bloque. La temperatura del bloque subió de 22.0 °C a 42.0 °C.

Pregunta

Según los datos de los estudiantes, ¿de qué metal es más probable que esté hecho el bloque desconocido?

Opciones

  • A. Aluminio
  • B. Hierro
  • C. Cobre
  • D. Plomo
Pista

Despeja c de Q = mcΔT. Recuerda que ΔT es un cambio, no una sola lectura.

Pregunta 19 de 36

Ohm's Law in a Circuit

Ohm's law relates the voltage across a part of a circuit to the current through it and its resistance:

V = IR

where V is voltage in volts (V), I is current in amperes (A), and R is resistance in ohms (Ω).

A student built circuits with a 9.0 V battery and several resistors. She also tested a small flashlight bulb. With a meter, she measured the bulb's resistance at room temperature, before it was switched on: 12 Ω. She then connected the bulb to a 6.0 V power supply. The filament glowed brightly, and her meter showed a current of 0.20 A.

Her teacher added this note: The resistance of most metals is not fixed. It rises as the metal gets hotter. A glowing bulb filament can be well over 1,000 °C.

The student wanted the current through a 30 Ω resistor connected to the 9.0 V battery. She wrote:

Step 1: V = IR Step 2: I = V \times R Step 3: I = 9.0 \times 30 = 270 A

Which statement correctly describes her work?

Opciones de respuesta
Pista

Solve V = IR for I. To get I alone, what must you do to both sides?

Ver en español
Texto: La ley de Ohm en un circuito

La ley de Ohm relaciona el voltaje entre los extremos de una parte de un circuito con la corriente que pasa por ella y con su resistencia:

V = IR

donde V es el voltaje en voltios (V), I es la corriente en amperios (A) y R es la resistencia en ohmios (Ω).

Una estudiante armó circuitos con una batería de 9.0 V y varios resistores. También probó un foquito de linterna. Con un medidor, midió la resistencia del foco a temperatura ambiente, antes de encenderlo: 12 Ω. Luego conectó el foco a una fuente de alimentación de 6.0 V. El filamento brilló mucho, y su medidor mostró una corriente de 0.20 A.

Su maestra agregó esta nota: La resistencia de la mayoría de los metales no es fija. Aumenta a medida que el metal se calienta. El filamento encendido de un foco puede estar a mucho más de 1,000 °C.

Pregunta

La estudiante quería saber la corriente que pasa por un resistor de 30 Ω conectado a la batería de 9.0 V. Escribió:

Paso 1: V = IR Paso 2: I = V \times R Paso 3: I = 9.0 \times 30 = 270 A

¿Qué enunciado describe correctamente su trabajo?

Opciones

  • A. Su trabajo es correcto; la corriente es 270 A.
  • B. El paso 2 está mal; debía dividir, así que la corriente es 0.30 A.
  • C. El paso 2 está mal; debía usar I = R ÷ V, así que la corriente es de unos 3.3 A.
  • D. El paso 3 está mal; 9.0 × 30 no es 270.
Pista

Despeja I de V = IR. Para dejar sola la I, ¿qué debes hacer en los dos lados?

Pregunta 20 de 36

Completar
Galaxies Moving Apart

In the 1920s, astronomers found that light from distant galaxies is shifted toward the red end of the spectrum. This redshift means the galaxies are moving away from us. The farther away a galaxy is, the faster it moves away. This pattern is described by Hubble's law:

v = H_0 d

where v is the galaxy's speed away from us in km/s, d is its distance in megaparsecs (Mpc; 1 Mpc is about 3.26 million light-years), and H_0 is the Hubble constant, about 70 km/s per Mpc.

The Big Bang theory explains this pattern: the universe began in a hot, dense state about 13.8 billion years ago and has been expanding ever since, carrying distant galaxies away from one another. The theory is also supported by the faint cosmic microwave background, leftover radiation detected from every direction in the sky.

A few very close galaxies, such as the Andromeda Galaxy, are moving toward us. Over short distances, the gravity between neighboring galaxies is stronger than the effect of expansion. The expansion pattern shows up over large distances.

An astronomer measures a galaxy moving away from Earth at 21,000 km/s. Using Hubble's law and the value of H_0 in the passage, how far away is the galaxy?

Mpc

Escribe tu respuesta en el recuadro. Puedes usar fracciones como 3/4.

Pista

The distance is the unknown. Divide the speed by the Hubble constant.

Ver en español
Texto: Galaxias que se separan

En la década de 1920, los astrónomos descubrieron que la luz de las galaxias lejanas está desplazada hacia el extremo rojo del espectro. Este corrimiento al rojo significa que las galaxias se están alejando de nosotros. Cuanto más lejos está una galaxia, más rápido se aleja. Este patrón se describe con la ley de Hubble:

v = H_0 d

donde v es la rapidez con que la galaxia se aleja de nosotros en km/s, d es su distancia en megapársecs (Mpc; 1 Mpc equivale a unos 3.26 millones de años luz) y H_0 es la constante de Hubble, de unos 70 km/s por Mpc.

La teoría del Big Bang explica este patrón: el universo empezó en un estado caliente y denso hace unos 13.8 mil millones de años y se ha estado expandiendo desde entonces, lo que aleja a las galaxias lejanas unas de otras. La teoría también tiene el apoyo del débil fondo cósmico de microondas, una radiación sobrante que se detecta desde todas las direcciones del cielo.

Unas cuantas galaxias muy cercanas, como la galaxia de Andrómeda, se están moviendo hacia nosotros. En distancias cortas, la gravedad entre galaxias vecinas es más fuerte que el efecto de la expansión. El patrón de expansión se ve en distancias grandes.

Pregunta

Un astrónomo mide que una galaxia se aleja de la Tierra a 21,000 km/s. Usando la ley de Hubble y el valor de H_0 del pasaje, ¿a qué distancia está la galaxia?

_____ Mpc

Pista

La distancia es la incógnita. Divide la rapidez entre la constante de Hubble.

Pregunta 21 de 36

Light Travel Times in the Solar System

Light and radio signals travel through space at about 3.0 \times 10^5 kilometers per second. Because distances in space are so large, scientists write them in scientific notation.

DistanceApproximate value
Earth to the Moon3.8 \times 10^5 km
Earth to Mars (at closest approach)5.6 \times 10^7 km
Earth to the Sun1.5 \times 10^8 km

The time for light or a radio signal to travel a distance is:

t = \dfrac{d}{v}

where t is time, d is distance and v is the speed of light. (1 minute = 60 seconds.)

A rover on Mars sends a radio signal to Earth when the two planets are at their closest approach. Mission control on Earth immediately sends a reply. About how many minutes pass between the rover sending its signal and receiving the reply?

Opciones de respuesta
Pista

The signal makes two trips. Find the one-way time in seconds, double it, then convert to minutes.

Ver en español
Texto: Tiempos de viaje de la luz en el sistema solar

La luz y las señales de radio viajan por el espacio a unos 3.0 \times 10^5 kilómetros por segundo. Como las distancias en el espacio son tan grandes, los científicos las escriben en notación científica.

DistanciaValor aproximado
De la Tierra a la Luna3.8 \times 10^5 km
De la Tierra a Marte (en su máximo acercamiento)5.6 \times 10^7 km
De la Tierra al Sol1.5 \times 10^8 km

El tiempo que tarda la luz o una señal de radio en recorrer una distancia es:

t = \dfrac{d}{v}

donde t es el tiempo, d es la distancia y v es la rapidez de la luz. (1 minuto = 60 segundos.)

Pregunta

Un vehículo explorador en Marte envía una señal de radio a la Tierra cuando los dos planetas están en su máximo acercamiento. El centro de control de la misión en la Tierra envía una respuesta de inmediato. ¿Aproximadamente cuántos minutos pasan desde que el vehículo envía su señal hasta que recibe la respuesta?

Opciones

  • A. Unos 3.1 minutos
  • B. Unos 373 minutos
  • C. Unos 6.2 minutos
  • D. Unos 62 minutos
Pista

La señal hace dos viajes. Calcula el tiempo de ida en segundos, duplícalo y luego conviértelo a minutos.

Pregunta 22 de 36

A Falling Ball and the Conservation of Energy

The law of conservation of energy states that energy cannot be created or destroyed; it can only change from one form to another. As a ball falls, its gravitational potential energy (stored energy due to height) changes into kinetic energy (energy of motion).

PE = mgh \qquad KE = \tfrac{1}{2}mv^2

Here m is mass in kilograms, g = 9.8 m/s² is the acceleration due to gravity, h is height in meters, and v is speed in meters per second. Energy is measured in joules (J).

Students dropped a 0.50 kg ball from rest at a height of 20 m, as shown. If no energy is changed into other forms, all of the ball's potential energy at the top becomes kinetic energy just before it hits the ground.

Diagram: a 0.50 kg ball starts at rest at the top of a tower and falls straight down. The drop height from the starting point to the ground is h = 20 m. Ground Tower ball, m = 0.50 kg starts at rest h = 20 m
A ball dropped from a 20 m tower

A speed sensor near the ground measured the ball's speed just before impact as 18.5 m/s.

The speed sensor measured 18.5 m/s, which is lower than the speed predicted if no energy changed into other forms. Which statement best applies the law of conservation of energy to this result?

Opciones de respuesta
Pista

The law says energy is never destroyed. So where could the "missing" kinetic energy have gone?

Ver en español
Texto: Una pelota que cae y la conservación de la energía

La ley de conservación de la energía dice que la energía no se puede crear ni destruir; solo puede cambiar de una forma a otra. Cuando una pelota cae, su energía potencial gravitatoria (energía almacenada debida a la altura) se convierte en energía cinética (energía del movimiento).

PE = mgh \qquad KE = \tfrac{1}{2}mv^2

Aquí m es la masa en kilogramos, g = 9.8 m/s² es la aceleración debida a la gravedad, h es la altura en metros y v es la rapidez en metros por segundo. La energía se mide en joules (J).

Unos estudiantes dejaron caer desde el reposo una pelota de 0.50 kg desde una altura de 20 m, como se muestra. Si ninguna energía se convierte en otras formas, toda la energía potencial de la pelota en lo alto se convierte en energía cinética justo antes de que toque el suelo.

Un sensor de rapidez cerca del suelo midió la rapidez de la pelota justo antes del impacto: 18.5 m/s.

Pregunta

El sensor de rapidez midió 18.5 m/s, que es menos que la rapidez predicha si ninguna energía se convirtiera en otras formas. ¿Qué enunciado aplica mejor la ley de conservación de la energía a este resultado?

Opciones

  • A. Parte de la energía de la pelota se destruyó durante la caída.
  • B. La resistencia del aire convirtió parte de la energía potencial en energía térmica y sonido, así que la energía total aun así se conservó.
  • C. La ley de conservación de la energía no se aplica a los objetos que caen.
  • D. La pelota ganó masa al caer, y eso la hizo más lenta.
Pista

La ley dice que la energía nunca se destruye. Entonces, ¿adónde pudo haber ido la energía cinética "que falta"?

Pregunta 23 de 36

Stretching a Spring

Hooke's law describes how a spring stretches:

F = kx

where F is the force pulling on the spring in newtons (N), x is how far the spring stretches, and k is the spring constant, which describes the spring's stiffness. Hooke's law holds only up to the spring's elastic limit. Beyond that limit, the coils are permanently bent, the spring stretches more than the law predicts, and it does not return to its original length.

A physics student hung weights from a spring and measured the stretch.

Force (N)Stretch (cm)
00
1.02.5
2.05.0
3.07.5
4.010.0
6.021.0

After the 6.0 N weight was removed, the spring stayed 3 cm longer than it was at the start.

Based on the first five rows, Hooke's law predicts a stretch of 15.0 cm for a 6.0 N force, but the student measured 21.0 cm. Which statement best explains this result?

Opciones de respuesta
Pista

Check what the passage says happens beyond the elastic limit, and what happened after the 6.0 N weight was removed.

Ver en español
Texto: Estirar un resorte

La ley de Hooke describe cómo se estira un resorte:

F = kx

donde F es la fuerza que jala el resorte en newtons (N), x es cuánto se estira el resorte y k es la constante del resorte, que describe su rigidez. La ley de Hooke se cumple solo hasta el límite elástico del resorte. Más allá de ese límite, las espiras se deforman para siempre, el resorte se estira más de lo que predice la ley y no vuelve a su longitud original.

Un estudiante de física colgó pesas de un resorte y midió el estiramiento.

Fuerza (N)Estiramiento (cm)
00
1.02.5
2.05.0
3.07.5
4.010.0
6.021.0

Después de quitar la pesa de 6.0 N, el resorte se quedó 3 cm más largo que al principio.

Pregunta

Según las cinco primeras filas, la ley de Hooke predice un estiramiento de 15.0 cm con una fuerza de 6.0 N, pero el estudiante midió 21.0 cm. ¿Qué enunciado explica mejor este resultado?

Opciones

  • A. La ley de Hooke es incorrecta y no se debe usar para resortes.
  • B. El resorte se volvió más rígido con 6.0 N, así que su constante aumentó.
  • C. Probablemente el estudiante leyó mal la regla en todas las pruebas.
  • D. La fuerza de 6.0 N estiró el resorte más allá de su límite elástico, así que la ley de Hooke ya no se aplicaba.
Pista

Revisa qué dice el pasaje que pasa más allá del límite elástico y qué pasó después de quitar la pesa de 6.0 N.

Pregunta 24 de 36

Varias respuestas
Evidence from the Seafloor

The theory of plate tectonics states that Earth's outer layer is broken into large plates that slowly move. At mid-ocean ridges, hot rock rises from below, cools and forms new seafloor. The new seafloor then moves away from the ridge on both sides, a process called seafloor spreading. If the theory is correct, the youngest rock should be found at the ridge, and rock should get older with distance from it.

Scientists drilled into the seafloor at several sites in one study area east and west of a mid-ocean ridge and dated the rock.

Distance from ridgeAge of rock, west sideAge of rock, east side
0 km0 (forming now)0 (forming now)
50 km2.0 million years2.0 million years
100 km4.0 million years4.0 million years
200 km8.0 million years8.0 million years

The spreading rate of one side is the distance the seafloor has moved divided by the time it took:

\text{rate} = \dfrac{\text{distance}}{\text{time}}

Geologists usually report spreading rates in centimeters per year. (1 km = 100,000 cm.)

Select all of the findings below that support the theory of plate tectonics described in the passage.

Selecciona todas las opciones correctas.

Opciones de respuesta
Pista

A supporting finding should show that continents or seafloor have moved, or that rock ages follow the pattern the theory predicts.

Ver en español
Texto: Evidencia del fondo marino

La teoría de la tectónica de placas dice que la capa exterior de la Tierra está dividida en grandes placas que se mueven lentamente. En las dorsales oceánicas, la roca caliente sube desde abajo, se enfría y forma nuevo fondo marino. Luego, el nuevo fondo marino se aleja de la dorsal hacia los dos lados, un proceso llamado expansión del fondo marino. Si la teoría es correcta, la roca más joven debería estar en la dorsal, y la roca debería ser más antigua cuanto más lejos esté de ella.

Unos científicos perforaron el fondo marino en varios sitios de una zona de estudio al este y al oeste de una dorsal oceánica y fecharon la roca.

Distancia de la dorsalEdad de la roca, lado oesteEdad de la roca, lado este
0 km0 (se está formando ahora)0 (se está formando ahora)
50 km2.0 millones de años2.0 millones de años
100 km4.0 millones de años4.0 millones de años
200 km8.0 millones de años8.0 millones de años

La tasa de expansión de un lado es la distancia que se ha movido el fondo marino dividida entre el tiempo que tardó:

\text{tasa} = \dfrac{\text{distancia}}{\text{tiempo}}

Los geólogos por lo general informan las tasas de expansión en centímetros por año. (1 km = 100,000 cm.)

Pregunta

Selecciona todos los hallazgos de abajo que apoyan la teoría de la tectónica de placas descrita en el pasaje.

Opciones

  • A. La roca a 200 km de la dorsal tiene el doble de edad que la roca a 100 km, tanto en el lado este como en el oeste.
  • B. Se encuentran fósiles del mismo pequeño reptil de agua dulce en América del Sur y en África, pero en ningún otro lugar.
  • C. Las capas de roca de la costa este de América del Sur coinciden con las capas de roca de la costa oeste de África.
  • D. El agua del océano cerca del ecuador es más salada que el agua del océano cerca de los polos.
  • E. Se descubre que la roca del fondo marino a 10 km de una dorsal tiene la misma edad que la roca a 500 km de la dorsal.
Pista

Un hallazgo de apoyo debe mostrar que los continentes o el fondo marino se han movido, o que las edades de las rocas siguen el patrón que predice la teoría.

Pregunta 25 de 36

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Evidence from the Seafloor

The theory of plate tectonics states that Earth's outer layer is broken into large plates that slowly move. At mid-ocean ridges, hot rock rises from below, cools and forms new seafloor. The new seafloor then moves away from the ridge on both sides, a process called seafloor spreading. If the theory is correct, the youngest rock should be found at the ridge, and rock should get older with distance from it.

Scientists drilled into the seafloor at several sites in one study area east and west of a mid-ocean ridge and dated the rock.

Distance from ridgeAge of rock, west sideAge of rock, east side
0 km0 (forming now)0 (forming now)
50 km2.0 million years2.0 million years
100 km4.0 million years4.0 million years
200 km8.0 million years8.0 million years

The spreading rate of one side is the distance the seafloor has moved divided by the time it took:

\text{rate} = \dfrac{\text{distance}}{\text{time}}

Geologists usually report spreading rates in centimeters per year. (1 km = 100,000 cm.)

Use the theory of seafloor spreading and the data in the table to complete the predictions.

A rock sample drilled 150 km east of the ridge would most likely be about old.

Compared with all the other rock in the study area, rock taken from the center of the ridge itself would be .

Elige una respuesta en cada menú.

Pista

Look at how age changes for each 50 km step in the table, then think about where new rock forms.

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Texto: Evidencia del fondo marino

La teoría de la tectónica de placas dice que la capa exterior de la Tierra está dividida en grandes placas que se mueven lentamente. En las dorsales oceánicas, la roca caliente sube desde abajo, se enfría y forma nuevo fondo marino. Luego, el nuevo fondo marino se aleja de la dorsal hacia los dos lados, un proceso llamado expansión del fondo marino. Si la teoría es correcta, la roca más joven debería estar en la dorsal, y la roca debería ser más antigua cuanto más lejos esté de ella.

Unos científicos perforaron el fondo marino en varios sitios de una zona de estudio al este y al oeste de una dorsal oceánica y fecharon la roca.

Distancia de la dorsalEdad de la roca, lado oesteEdad de la roca, lado este
0 km0 (se está formando ahora)0 (se está formando ahora)
50 km2.0 millones de años2.0 millones de años
100 km4.0 millones de años4.0 millones de años
200 km8.0 millones de años8.0 millones de años

La tasa de expansión de un lado es la distancia que se ha movido el fondo marino dividida entre el tiempo que tardó:

\text{tasa} = \dfrac{\text{distancia}}{\text{tiempo}}

Los geólogos por lo general informan las tasas de expansión en centímetros por año. (1 km = 100,000 cm.)

Pregunta

Usa la teoría de la expansión del fondo marino y los datos de la tabla para completar las predicciones.

Lo más probable es que una muestra de roca perforada a 150 km al este de la dorsal tenga unos _____.

Comparada con toda la demás roca de la zona de estudio, la roca tomada del centro mismo de la dorsal sería _____.

Opciones

  • 6 millones de años
  • 3 millones de años
  • 150 millones de años
  • 8 millones de años
  • la más joven
  • la más antigua
  • de la misma edad que la roca a 200 km
Pista

Fíjate en cómo cambia la edad en cada paso de 50 km de la tabla y luego piensa dónde se forma la roca nueva.

Pregunta 26 de 36

Completar
Gravity and Distance

Newton's law of universal gravitation says that every two objects pull on each other with a gravitational force:

F = \dfrac{G m_1 m_2}{d^2}

where m_1 and m_2 are the two masses, d is the distance between their centers, and G is a constant that never changes.

Two patterns follow from the formula:

  • The force is directly proportional to each mass. Doubling one mass doubles the force.
  • The force is inversely proportional to the square of the distance. Doubling the distance makes the force \tfrac{1}{2^2} = \tfrac{1}{4} as large; tripling it makes the force \tfrac{1}{3^2} = \tfrac{1}{9} as large.

An object's weight is the gravitational force a planet exerts on it. On Earth's surface, an object is about 6,400 km from Earth's center. Space engineers use this law to predict how much a spacecraft will weigh as it moves farther from Earth.

A space probe weighs 1,200 N on Earth's surface. What would it weigh at a point 19,200 km from Earth's center? Round to the nearest whole newton.

N

Escribe tu respuesta en el recuadro. Puedes usar fracciones como 3/4.

Pista

Compare 19,200 km with the surface distance of 6,400 km. Then use the inverse-square pattern.

Ver en español
Texto: La gravedad y la distancia

La ley de la gravitación universal de Newton dice que dos objetos cualesquiera se atraen entre sí con una fuerza gravitatoria:

F = \dfrac{G m_1 m_2}{d^2}

donde m_1 y m_2 son las dos masas, d es la distancia entre sus centros y G es una constante que nunca cambia.

De la fórmula se desprenden dos patrones:

  • La fuerza es directamente proporcional a cada masa. Si se duplica una masa, se duplica la fuerza.
  • La fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. Si se duplica la distancia, la fuerza se vuelve \tfrac{1}{2^2} = \tfrac{1}{4} de lo que era; si se triplica, la fuerza se vuelve \tfrac{1}{3^2} = \tfrac{1}{9} de lo que era.

El peso de un objeto es la fuerza gravitatoria que ejerce un planeta sobre él. En la superficie de la Tierra, un objeto está a unos 6,400 km del centro de la Tierra. Los ingenieros espaciales usan esta ley para predecir cuánto pesará una nave espacial a medida que se aleja de la Tierra.

Pregunta

Una sonda espacial pesa 1,200 N en la superficie de la Tierra. ¿Cuánto pesaría en un punto a 19,200 km del centro de la Tierra? Redondea al newton entero más cercano.

_____ N

Pista

Compara 19,200 km con la distancia de la superficie, 6,400 km. Luego usa el patrón del inverso del cuadrado.

Pregunta 27 de 36

Specific Heat of Metals

Specific heat is the amount of energy needed to raise the temperature of 1 gram of a substance by 1 °C. Each metal has its own specific heat, so it can help identify an unknown metal. The energy absorbed is found with

Q = mc\Delta T

where Q is energy in joules (J), m is mass in grams, c is specific heat in J/(g °C), and \Delta T is the change in temperature (final temperature minus starting temperature) in °C.

MetalSpecific heat, J/(g °C)
Aluminum0.90
Iron0.45
Copper0.39
Lead0.13

In a chemistry lab, students heated an unknown 50.0 g metal block with an electric heater that delivered exactly 900 J of energy to the block. The block's temperature rose from 22.0 °C to 42.0 °C.

Another student calculated the energy needed to warm a 200 g copper pan from 20.0 °C to 35.0 °C. Her work:

Step 1: \Delta T = 35.0 - 20.0 = 15.0 °C Step 2: Q = 200 \times 0.39 \times 35.0 Step 3: Q = 2{,}730 J

Which statement about her work is correct?

Opciones de respuesta
Pista

Compare the number she found in Step 1 with the number she used in Step 2.

Ver en español
Texto: El calor específico de los metales

El calor específico es la cantidad de energía que se necesita para subir 1 °C la temperatura de 1 gramo de una sustancia. Cada metal tiene su propio calor específico, así que puede ayudar a identificar un metal desconocido. La energía absorbida se calcula con

Q = mc\Delta T

donde Q es la energía en joules (J), m es la masa en gramos, c es el calor específico en J/(g °C) y \Delta T es el cambio de temperatura (temperatura final menos temperatura inicial) en °C.

MetalCalor específico, J/(g °C)
Aluminio0.90
Hierro0.45
Cobre0.39
Plomo0.13

En un laboratorio de química, unos estudiantes calentaron un bloque de un metal desconocido de 50.0 g con un calentador eléctrico que le dio exactamente 900 J de energía al bloque. La temperatura del bloque subió de 22.0 °C a 42.0 °C.

Pregunta

Otra estudiante calculó la energía necesaria para calentar una sartén de cobre de 200 g de 20.0 °C a 35.0 °C. Su trabajo:

Paso 1: \Delta T = 35.0 - 20.0 = 15.0 °C Paso 2: Q = 200 \times 0.39 \times 35.0 Paso 3: Q = 2{,}730 J

¿Qué enunciado sobre su trabajo es correcto?

Opciones

  • A. El paso 1 está mal; ΔT debería ser 35.0 + 20.0 = 55.0 °C.
  • B. Su trabajo es correcto; la sartén necesita 2,730 J.
  • C. El paso 2 está mal; debería usar 15.0 °C, así que la sartén necesita 1,170 J.
  • D. El paso 3 está mal; 200 × 0.39 × 35.0 no es igual a 2,730.
Pista

Compara el número que encontró en el paso 1 con el número que usó en el paso 2.

Pregunta 28 de 36

Completar
Work and Power on a Construction Site

In physics, work is done when a force moves an object:

W = Fd

where W is work in joules (J), F is force in newtons (N), and d is distance in meters (m). To lift an object at a steady speed, the lifting force must equal the object's weight:

\text{weight} = mg

where m is mass in kilograms and g = 9.8 m/s² on Earth.

Power is how fast work is done:

P = \dfrac{W}{t}

where P is power in watts (W) and t is time in seconds.

A construction crane lifts a 500 kg steel beam straight up a height of 12 m at a steady speed. The lift takes 20 s.

Using the formulas in the passage, what is the crane's power output while lifting the beam?

W

Escribe tu respuesta en el recuadro. Puedes usar fracciones como 3/4.

Pista

Three steps: find the beam's weight, then the work, then divide by the time.

Ver en español
Texto: Trabajo y potencia en una obra de construcción

En física, se realiza trabajo cuando una fuerza mueve un objeto:

W = Fd

donde W es el trabajo en joules (J), F es la fuerza en newtons (N) y d es la distancia en metros (m). Para levantar un objeto a rapidez constante, la fuerza que lo levanta debe ser igual al peso del objeto:

\text{peso} = mg

donde m es la masa en kilogramos y g = 9.8 m/s² en la Tierra.

La potencia es qué tan rápido se realiza el trabajo:

P = \dfrac{W}{t}

donde P es la potencia en watts (W) y t es el tiempo en segundos.

Una grúa de construcción levanta en línea recta una viga de acero de 500 kg a una altura de 12 m a rapidez constante. El levantamiento tarda 20 s.

Pregunta

Usando las fórmulas del pasaje, ¿cuál es la potencia de la grúa mientras levanta la viga?

_____ W

Pista

Tres pasos: calcula el peso de la viga, luego el trabajo y luego divide entre el tiempo.

Pregunta 29 de 36

Arrastrar y soltar
Waves: Speed, Frequency and Wavelength

All waves, from sound to radio, follow the same relationship:

v = f\lambda

where v is the wave's speed in meters per second (m/s), f is its frequency in hertz (Hz, waves per second), and \lambda (lambda) is its wavelength in meters.

WaveSpeed
Light and radio waves (in air)3.0 \times 10^8 m/s
Sound (in air at about 20 °C)340 m/s

For waves traveling at the same speed, frequency and wavelength are inversely related: if the frequency doubles, the wavelength is cut in half. Radio engineers use this relationship to choose antenna sizes, because an antenna works best when its length is related to the wavelength it receives.

A music teacher plays three tuning forks in a room at about 20 °C. Use the passage to drag each frequency to the box showing the wavelength of its sound in air. One frequency will not be used.

\lambda = 2.0 m\lambda = 1.0 m\lambda = 0.50 m

Toca una ficha y luego toca un recuadro para colocarla.

Pista

For sound, v = 340 m/s. Rearrange v = fλ to f = v ÷ λ for each box.

Ver en español
Texto: Las ondas: rapidez, frecuencia y longitud de onda

Todas las ondas, desde el sonido hasta la radio, siguen la misma relación:

v = f\lambda

donde v es la rapidez de la onda en metros por segundo (m/s), f es su frecuencia en hertz (Hz, ondas por segundo) y \lambda (lambda) es su longitud de onda en metros.

OndaRapidez
Luz y ondas de radio (en el aire)3.0 \times 10^8 m/s
Sonido (en el aire a unos 20 °C)340 m/s

Para ondas que viajan a la misma rapidez, la frecuencia y la longitud de onda tienen una relación inversa: si la frecuencia se duplica, la longitud de onda se reduce a la mitad. Los ingenieros de radio usan esta relación para elegir el tamaño de las antenas, porque una antena funciona mejor cuando su longitud está relacionada con la longitud de onda que recibe.

Pregunta

Un maestro de música toca tres diapasones en un salón a unos 20 °C. Usa el pasaje para arrastrar cada frecuencia a la casilla que muestra la longitud de onda de su sonido en el aire. Una frecuencia no se usará.

\lambda = 2.0 m\lambda = 1.0 m\lambda = 0.50 m
_______________

Opciones

  • 170 Hz
  • 340 Hz
  • 680 Hz
  • 1,360 Hz
Pista

Para el sonido, v = 340 m/s. Despeja v = fλ para obtener f = v ÷ λ en cada casilla.

Pregunta 30 de 36

Ohm's Law in a Circuit

Ohm's law relates the voltage across a part of a circuit to the current through it and its resistance:

V = IR

where V is voltage in volts (V), I is current in amperes (A), and R is resistance in ohms (Ω).

A student built circuits with a 9.0 V battery and several resistors. She also tested a small flashlight bulb. With a meter, she measured the bulb's resistance at room temperature, before it was switched on: 12 Ω. She then connected the bulb to a 6.0 V power supply. The filament glowed brightly, and her meter showed a current of 0.20 A.

Her teacher added this note: The resistance of most metals is not fixed. It rises as the metal gets hotter. A glowing bulb filament can be well over 1,000 °C.

Using the bulb's room-temperature resistance of 12 Ω, Ohm's law predicts a current of 0.50 A at 6.0 V. The student measured only 0.20 A. Which statement best explains the difference?

Opciones de respuesta
Pista

Use the teacher's note. What happens to the filament's resistance when it glows?

Ver en español
Texto: La ley de Ohm en un circuito

La ley de Ohm relaciona el voltaje entre los extremos de una parte de un circuito con la corriente que pasa por ella y con su resistencia:

V = IR

donde V es el voltaje en voltios (V), I es la corriente en amperios (A) y R es la resistencia en ohmios (Ω).

Una estudiante armó circuitos con una batería de 9.0 V y varios resistores. También probó un foquito de linterna. Con un medidor, midió la resistencia del foco a temperatura ambiente, antes de encenderlo: 12 Ω. Luego conectó el foco a una fuente de alimentación de 6.0 V. El filamento brilló mucho, y su medidor mostró una corriente de 0.20 A.

Su maestra agregó esta nota: La resistencia de la mayoría de los metales no es fija. Aumenta a medida que el metal se calienta. El filamento encendido de un foco puede estar a mucho más de 1,000 °C.

Pregunta

Usando la resistencia del foco a temperatura ambiente, 12 Ω, la ley de Ohm predice una corriente de 0.50 A a 6.0 V. La estudiante midió solo 0.20 A. ¿Qué enunciado explica mejor la diferencia?

Opciones

  • A. La resistencia del filamento caliente era mayor que 12 Ω, así que pasó menos corriente.
  • B. La ley de Ohm no se aplica a los focos en ninguna condición.
  • C. El foco gastó la mayor parte de la corriente en producir luz.
  • D. La fuente de alimentación daba más de 6.0 V.
Pista

Usa la nota de la maestra. ¿Qué le pasa a la resistencia del filamento cuando brilla?

Pregunta 31 de 36

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A Falling Ball and the Conservation of Energy

The law of conservation of energy states that energy cannot be created or destroyed; it can only change from one form to another. As a ball falls, its gravitational potential energy (stored energy due to height) changes into kinetic energy (energy of motion).

PE = mgh \qquad KE = \tfrac{1}{2}mv^2

Here m is mass in kilograms, g = 9.8 m/s² is the acceleration due to gravity, h is height in meters, and v is speed in meters per second. Energy is measured in joules (J).

Students dropped a 0.50 kg ball from rest at a height of 20 m, as shown. If no energy is changed into other forms, all of the ball's potential energy at the top becomes kinetic energy just before it hits the ground.

Diagram: a 0.50 kg ball starts at rest at the top of a tower and falls straight down. The drop height from the starting point to the ground is h = 20 m. Ground Tower ball, m = 0.50 kg starts at rest h = 20 m
A ball dropped from a 20 m tower

A speed sensor near the ground measured the ball's speed just before impact as 18.5 m/s.

Assume that no energy is changed into other forms during the fall. Using the law of conservation of energy, predict the ball's speed just before it hits the ground. Round to the nearest tenth.

m/s

Escribe tu respuesta en el recuadro. Puedes usar fracciones como 3/4.

Pista

First find the potential energy at the top. Set it equal to \tfrac{1}{2}mv^2 and solve for v.

Ver en español
Texto: Una pelota que cae y la conservación de la energía

La ley de conservación de la energía dice que la energía no se puede crear ni destruir; solo puede cambiar de una forma a otra. Cuando una pelota cae, su energía potencial gravitatoria (energía almacenada debida a la altura) se convierte en energía cinética (energía del movimiento).

PE = mgh \qquad KE = \tfrac{1}{2}mv^2

Aquí m es la masa en kilogramos, g = 9.8 m/s² es la aceleración debida a la gravedad, h es la altura en metros y v es la rapidez en metros por segundo. La energía se mide en joules (J).

Unos estudiantes dejaron caer desde el reposo una pelota de 0.50 kg desde una altura de 20 m, como se muestra. Si ninguna energía se convierte en otras formas, toda la energía potencial de la pelota en lo alto se convierte en energía cinética justo antes de que toque el suelo.

Un sensor de rapidez cerca del suelo midió la rapidez de la pelota justo antes del impacto: 18.5 m/s.

Pregunta

Supón que ninguna energía se convierte en otras formas durante la caída. Usando la ley de conservación de la energía, predice la rapidez de la pelota justo antes de que toque el suelo. Redondea a la décima más cercana.

_____ m/s

Pista

Primero calcula la energía potencial en lo alto. Iguálala a \tfrac{1}{2}mv^2 y despeja v.

Pregunta 32 de 36

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Timing Earthquake Waves

When an earthquake happens, it sends out two main kinds of waves through rock. P-waves (primary waves) are faster and arrive at a seismic station first. S-waves (secondary waves) are slower and arrive later.

In the crust of one region, seismologists use these average speeds:

WaveAverage speed in the crust
P-wave6.0 km/s
S-wave3.5 km/s

The time a wave takes to reach a station is found with

t = \dfrac{d}{v}

where t is travel time in seconds, d is distance in kilometers, and v is the wave's speed in km/s.

Because the two waves travel at different speeds, the gap between the P-wave arrival and the S-wave arrival grows the farther a station is from the earthquake. Seismologists use this S–P time gap to work out how far away an earthquake was, even when they do not know exactly when it began.

A third station recorded the S-wave arriving 50 s after the P-wave. How far is this station from the earthquake?

km

Escribe tu respuesta en el recuadro. Puedes usar fracciones como 3/4.

Pista

Write the travel time of each wave in terms of d. The difference between the two times is 50 s.

Ver en español
Texto: Medir el tiempo de las ondas de un terremoto

Cuando ocurre un terremoto, envía dos tipos principales de ondas a través de la roca. Las ondas P (ondas primarias) son más rápidas y llegan primero a una estación sísmica. Las ondas S (ondas secundarias) son más lentas y llegan después.

En la corteza de una región, los sismólogos usan estas rapideces promedio:

OndaRapidez promedio en la corteza
Onda P6.0 km/s
Onda S3.5 km/s

El tiempo que tarda una onda en llegar a una estación se calcula con

t = \dfrac{d}{v}

donde t es el tiempo de viaje en segundos, d es la distancia en kilómetros y v es la rapidez de la onda en km/s.

Como las dos ondas viajan a rapideces diferentes, el intervalo entre la llegada de la onda P y la llegada de la onda S aumenta cuanto más lejos está una estación del terremoto. Los sismólogos usan este intervalo S–P para calcular a qué distancia ocurrió un terremoto, incluso cuando no saben exactamente cuándo empezó.

Pregunta

Una tercera estación registró que la onda S llegó 50 s después de la onda P. ¿A qué distancia está esta estación del terremoto?

_____ km

Pista

Escribe el tiempo de viaje de cada onda en términos de d. La diferencia entre los dos tiempos es 50 s.

Pregunta 33 de 36

Gravity and Distance

Newton's law of universal gravitation says that every two objects pull on each other with a gravitational force:

F = \dfrac{G m_1 m_2}{d^2}

where m_1 and m_2 are the two masses, d is the distance between their centers, and G is a constant that never changes.

Two patterns follow from the formula:

  • The force is directly proportional to each mass. Doubling one mass doubles the force.
  • The force is inversely proportional to the square of the distance. Doubling the distance makes the force \tfrac{1}{2^2} = \tfrac{1}{4} as large; tripling it makes the force \tfrac{1}{3^2} = \tfrac{1}{9} as large.

An object's weight is the gravitational force a planet exerts on it. On Earth's surface, an object is about 6,400 km from Earth's center. Space engineers use this law to predict how much a spacecraft will weigh as it moves farther from Earth.

Two space rocks pull on each other with a gravitational force F. A third rock collides with one of them and joins it, so that rock's mass doubles. At the same time, the distance between the centers of the two rocks doubles. What is the new gravitational force between them?

Opciones de respuesta
Pista

Apply each change separately: one multiplies the force, the other divides it.

Ver en español
Texto: La gravedad y la distancia

La ley de la gravitación universal de Newton dice que dos objetos cualesquiera se atraen entre sí con una fuerza gravitatoria:

F = \dfrac{G m_1 m_2}{d^2}

donde m_1 y m_2 son las dos masas, d es la distancia entre sus centros y G es una constante que nunca cambia.

De la fórmula se desprenden dos patrones:

  • La fuerza es directamente proporcional a cada masa. Si se duplica una masa, se duplica la fuerza.
  • La fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. Si se duplica la distancia, la fuerza se vuelve \tfrac{1}{2^2} = \tfrac{1}{4} de lo que era; si se triplica, la fuerza se vuelve \tfrac{1}{3^2} = \tfrac{1}{9} de lo que era.

El peso de un objeto es la fuerza gravitatoria que ejerce un planeta sobre él. En la superficie de la Tierra, un objeto está a unos 6,400 km del centro de la Tierra. Los ingenieros espaciales usan esta ley para predecir cuánto pesará una nave espacial a medida que se aleja de la Tierra.

Pregunta

Dos rocas espaciales se atraen con una fuerza gravitatoria F. Una tercera roca choca con una de ellas y se une a ella, así que la masa de esa roca se duplica. Al mismo tiempo, la distancia entre los centros de las dos rocas se duplica. ¿Cuál es la nueva fuerza gravitatoria entre ellas?

Opciones

  • A. F (sin cambio)
  • B. \tfrac{1}{2}F
  • C. \tfrac{1}{4}F
  • D. 2F
Pista

Aplica cada cambio por separado: uno multiplica la fuerza y el otro la divide.

Pregunta 34 de 36

Work and Power on a Construction Site

In physics, work is done when a force moves an object:

W = Fd

where W is work in joules (J), F is force in newtons (N), and d is distance in meters (m). To lift an object at a steady speed, the lifting force must equal the object's weight:

\text{weight} = mg

where m is mass in kilograms and g = 9.8 m/s² on Earth.

Power is how fast work is done:

P = \dfrac{W}{t}

where P is power in watts (W) and t is time in seconds.

A construction crane lifts a 500 kg steel beam straight up a height of 12 m at a steady speed. The lift takes 20 s.

A firefighter with a mass of 60 kg (including gear) climbs a training tower stairway that rises 4.0 m. The climb takes 0.25 minute. Using the passage, which expression gives the firefighter's power output in watts?

Opciones de respuesta
Pista

Power needs work in joules and time in seconds. Work needs a force in newtons, not a mass.

Ver en español
Texto: Trabajo y potencia en una obra de construcción

En física, se realiza trabajo cuando una fuerza mueve un objeto:

W = Fd

donde W es el trabajo en joules (J), F es la fuerza en newtons (N) y d es la distancia en metros (m). Para levantar un objeto a rapidez constante, la fuerza que lo levanta debe ser igual al peso del objeto:

\text{peso} = mg

donde m es la masa en kilogramos y g = 9.8 m/s² en la Tierra.

La potencia es qué tan rápido se realiza el trabajo:

P = \dfrac{W}{t}

donde P es la potencia en watts (W) y t es el tiempo en segundos.

Una grúa de construcción levanta en línea recta una viga de acero de 500 kg a una altura de 12 m a rapidez constante. El levantamiento tarda 20 s.

Pregunta

Un bombero con una masa de 60 kg (incluido su equipo) sube la escalera de una torre de entrenamiento que se eleva 4.0 m. La subida tarda 0.25 minutos. Usando el pasaje, ¿qué expresión da la potencia del bombero en watts?

Opciones

  • A. \dfrac{60 \times 4.0}{15}
  • B. \dfrac{60 \times 9.8 \times 4.0}{0.25}
  • C. \dfrac{60 \times 9.8 \times 4.0}{15}
  • D. 60 \times 9.8 \times 4.0 \times 15
Pista

La potencia necesita el trabajo en joules y el tiempo en segundos. El trabajo necesita una fuerza en newtons, no una masa.

Pregunta 35 de 36

Galaxies Moving Apart

In the 1920s, astronomers found that light from distant galaxies is shifted toward the red end of the spectrum. This redshift means the galaxies are moving away from us. The farther away a galaxy is, the faster it moves away. This pattern is described by Hubble's law:

v = H_0 d

where v is the galaxy's speed away from us in km/s, d is its distance in megaparsecs (Mpc; 1 Mpc is about 3.26 million light-years), and H_0 is the Hubble constant, about 70 km/s per Mpc.

The Big Bang theory explains this pattern: the universe began in a hot, dense state about 13.8 billion years ago and has been expanding ever since, carrying distant galaxies away from one another. The theory is also supported by the faint cosmic microwave background, leftover radiation detected from every direction in the sky.

A few very close galaxies, such as the Andromeda Galaxy, are moving toward us. Over short distances, the gravity between neighboring galaxies is stronger than the effect of expansion. The expansion pattern shows up over large distances.

Which new observation, if confirmed, would most strongly challenge the Big Bang theory's explanation that the universe is expanding?

Opciones de respuesta
Pista

Find the option that breaks the large-scale pattern the theory explains. Read the last paragraph carefully.

Ver en español
Texto: Galaxias que se separan

En la década de 1920, los astrónomos descubrieron que la luz de las galaxias lejanas está desplazada hacia el extremo rojo del espectro. Este corrimiento al rojo significa que las galaxias se están alejando de nosotros. Cuanto más lejos está una galaxia, más rápido se aleja. Este patrón se describe con la ley de Hubble:

v = H_0 d

donde v es la rapidez con que la galaxia se aleja de nosotros en km/s, d es su distancia en megapársecs (Mpc; 1 Mpc equivale a unos 3.26 millones de años luz) y H_0 es la constante de Hubble, de unos 70 km/s por Mpc.

La teoría del Big Bang explica este patrón: el universo empezó en un estado caliente y denso hace unos 13.8 mil millones de años y se ha estado expandiendo desde entonces, lo que aleja a las galaxias lejanas unas de otras. La teoría también tiene el apoyo del débil fondo cósmico de microondas, una radiación sobrante que se detecta desde todas las direcciones del cielo.

Unas cuantas galaxias muy cercanas, como la galaxia de Andrómeda, se están moviendo hacia nosotros. En distancias cortas, la gravedad entre galaxias vecinas es más fuerte que el efecto de la expansión. El patrón de expansión se ve en distancias grandes.

Pregunta

¿Qué observación nueva, si se confirmara, pondría más en duda la explicación de la teoría del Big Bang de que el universo se está expandiendo?

Opciones

  • A. Se descubre que una galaxia muy cercana a la nuestra se mueve hacia la Tierra.
  • B. Una galaxia que está al doble de distancia que otra se aleja más o menos al doble de rapidez.
  • C. Se detecta una débil radiación de microondas que llega de manera uniforme desde todas las direcciones del cielo.
  • D. Se descubre que la mayoría de las galaxias que están a miles de millones de años luz tienen la luz corrida hacia el azul, lo que significa que se mueven hacia la Tierra.
Pista

Busca la opción que rompe el patrón a gran escala que explica la teoría. Lee con cuidado el último párrafo.

Pregunta 36 de 36

Evidence from the Seafloor

The theory of plate tectonics states that Earth's outer layer is broken into large plates that slowly move. At mid-ocean ridges, hot rock rises from below, cools and forms new seafloor. The new seafloor then moves away from the ridge on both sides, a process called seafloor spreading. If the theory is correct, the youngest rock should be found at the ridge, and rock should get older with distance from it.

Scientists drilled into the seafloor at several sites in one study area east and west of a mid-ocean ridge and dated the rock.

Distance from ridgeAge of rock, west sideAge of rock, east side
0 km0 (forming now)0 (forming now)
50 km2.0 million years2.0 million years
100 km4.0 million years4.0 million years
200 km8.0 million years8.0 million years

The spreading rate of one side is the distance the seafloor has moved divided by the time it took:

\text{rate} = \dfrac{\text{distance}}{\text{time}}

Geologists usually report spreading rates in centimeters per year. (1 km = 100,000 cm.)

At a faster-spreading ridge in another ocean, one side moves away from the ridge at about 8.0 cm per year. At that rate, about how long would it take for that side to form a strip of seafloor 4,000 km wide?

Opciones de respuesta
Pista

Convert 4,000 km to centimeters using the passage, write it in scientific notation, then divide by the rate.

Ver en español
Texto: Evidencia del fondo marino

La teoría de la tectónica de placas dice que la capa exterior de la Tierra está dividida en grandes placas que se mueven lentamente. En las dorsales oceánicas, la roca caliente sube desde abajo, se enfría y forma nuevo fondo marino. Luego, el nuevo fondo marino se aleja de la dorsal hacia los dos lados, un proceso llamado expansión del fondo marino. Si la teoría es correcta, la roca más joven debería estar en la dorsal, y la roca debería ser más antigua cuanto más lejos esté de ella.

Unos científicos perforaron el fondo marino en varios sitios de una zona de estudio al este y al oeste de una dorsal oceánica y fecharon la roca.

Distancia de la dorsalEdad de la roca, lado oesteEdad de la roca, lado este
0 km0 (se está formando ahora)0 (se está formando ahora)
50 km2.0 millones de años2.0 millones de años
100 km4.0 millones de años4.0 millones de años
200 km8.0 millones de años8.0 millones de años

La tasa de expansión de un lado es la distancia que se ha movido el fondo marino dividida entre el tiempo que tardó:

\text{tasa} = \dfrac{\text{distancia}}{\text{tiempo}}

Los geólogos por lo general informan las tasas de expansión en centímetros por año. (1 km = 100,000 cm.)

Pregunta

En una dorsal de otro océano que se expande más rápido, un lado se aleja de la dorsal a unos 8.0 cm por año. A esa tasa, ¿aproximadamente cuánto tiempo tardaría ese lado en formar una franja de fondo marino de 4,000 km de ancho?

Opciones

  • A. 5.0 \times 10^7 años
  • B. 5.0 \times 10^2 años
  • C. 5.0 \times 10^5 años
  • D. 3.2 \times 10^9 años
Pista

Convierte 4,000 km a centímetros usando el pasaje, escríbelo en notación científica y luego divide entre la tasa.