FISICA GENERAL

EJERCICIOS PLANTEADOS

PRESENTADO POR:

JHEISSON ORLANDO CABEZAS VERA

GRUPO: 100413_399

TUTOR:JORGE GUILLERMO YORY

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIAUNAD2015

1

Tabla de contenido

INTRODUCCIÓN.............................................................................................................2

EJERCICIOS ESCOGIDOS.............................................................................................3

Tema 1: Movimiento oscilatorio (Serway & Jewett Jr., 2008).......................................3

Tema 2: Movimiento ondulatorio (Serway & Jewett Jr., 2008).....................................4

Tema 3: Temperatura (Serway & Jewett Jr., 2008)......................................................5

Tema 4: Primera ley de la termodinamica (Serway & Jewett Jr., 2008).......................5

Tema 5: Teoría cinética de los gases (Serway & Jewett Jr., 2008)..............................7

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS................................................................................9

2

INTRODUCCIÓN

El presente trabajo se llevó en base a unos ejercicios propuestos por la guía de

actividades, basados en la unidad número tres (3), el cual hace referencia a la solución

de unos ejercicios planteados sobre movimientos oscilatorios, ondulatorios y

termodinámica, donde a través de los conocimientos adquiridos desde entorno de

conocimiento que proporciona el curco como de la investigación individual de cada

participante se pudieron consolidar los ejercicios y comprobar su resultado para

obtener el producto final de esta unidad.

3

EJERCICIOS ESCOGIDOS

Tema 1: Movimiento oscilatorio (Serway & Jewett Jr., 2008)

1. La posición de una partícula se conoce por la expresiónx=(4.00m)cos (3.00 πt+π ), donde x está en metros y t en segundos. Determine: a) la frecuencia y periodo del movimiento, b) la amplitud del movimiento, c) la constante de fase y d) la posición de la partícula en t =. 0.250 s.

Solución

Ecuación general del M.A.S:

x=A cos (ωt+φ)

A = amplitud = máximo x posible

ω = pulsación o frecuencia angular = 2π / T = 2π f

T = período = 1 / f

f = frecuencia

φ = ángulo de fase = constante

x=4.00mcos (3π t+φ)

a) f=2π /ω=2π / (3π )=⅔

f=ω /2π=3π /2 π=6.57Hz

t=1/ f=1/6.57Hz=0.15 s

b) A=4m

c) La respuesta es π.

d) La posición es reemplazar los valores y calcular:

4

x=4m cos(3 π / s0.25 s+π)=4mcos1.75 π=0.707 .4m=2.83m

Velocidad es la derivada de la posición:

v=dx /dt=−ωA sen (ωt+φ)=−3 π .4msen1.75 π=3 π .4m 0.707=26.66m /s

Aceleración = derivada de la velocidad = segunda derivada de la posición:

a=dv /dt=d ² x /dt ²=−ω ² A cos(ωt+φ)=−ω ² x=−(3π ) ² .2.83m=−251.24m /s ²

Tema 2: Movimiento ondulatorio (Serway & Jewett Jr., 2008)

8. Una estación sismográfica recibe ondas S y P de un terremoto, separadas 17.3s. Suponga que las ondas viajaron sobre la misma trayectoria con magnitudes de velocidad de 4.50 km/s y 7.80 km/s. Encuentre la distancia desde el sismógrafo al hipocentro del terremoto.

Solución

Vt=vT

Donde

V=7.8 kps

V=4.5kps .

Por lo tanto:

T−t=17.3 s .Vt=vT=v (17.3+t)

Entonces

(V−v )t=1 7.3v

t=17.3v /(V−v)=17.3∗4.5/(3)=25.95 sS=Vt=7.8∗25.95=202 .41km

5

Tema 3: Temperatura (Serway & Jewett Jr., 2008)

12. El elemento activo de cierto láser se fabrica de una barra de vidrio de 30.0 cm de largo y 1.50 cm de diámetro. Si la temperatura de la barra aumenta en 65.0°C, ¿cuál es el aumento en a) su longitud, b) su diámetro y c) su volumen? Suponga que el coeficiente de expansión lineal promedio del vidrio es 9.00X 10-6 (°C)-1.

Solución

a)ΔL=α L ΔT

ΔL=9 ´ 10 –6 (300mm)65ΔL=0.176mm

b)  ΔL=α L ΔT

ΔL=9 ´ 10 –6 (15mm)65ΔL=0.00878mm

c)ΔV=3αV ΔT

ΔV=3∗9 ´ 10 –6 (Lπr2)65ΔV=3∗9 ´ 10 –6 (30π (1.5/2)2)65

ΔV=0.0930mm3

Tema 4: Primera ley de la termodinamica (Serway & Jewett Jr., 2008)

17. En su luna de miel, James Joule puso a prueba la conversión de energía mecánica en energía interna al medir temperaturas de cascadas de agua. Si el agua en lo alto de una cascada suiza tenía una temperatura de 10.0°C y después caía 50.0 m, ¿qué temperatura máxima en el fondo podría esperar Joule? No tuvo éxito para medir el cambio de temperatura, en parte porque la evaporación enfriaba el agua que caía y también porque su termómetro no era suficientemente sensible.

Solución

6

Sistema: masa de agua m (fija) que cae, Suponiendo que v1≈v 2los cambios de energía cinética son despreciables, se supone además que no hay trasferencia de calor Q=0,

Por tanto:

∆U=Q−W=0−W=−W

Trabajo:

W=−mgh

Como el agua se puede considerar incompresible y el proceso ocurre a presión constante tenemos:

∆U=mC p∆T=W=−mgh

mCp∆T=−mgh

C p∆T=−gh

C p(T1−T 2)=−gh

C pT 2−C pT1 ¿=−gh

T 2=C pT1−gh

C p

T 2=T1−ghC p

C p=4.19KjKgK

−gh=−(9.8ms2 ) (50m )=−490

m2

s2

Reescribiendo la expresión:

−gh=−490( kgkg m2/s2)m=−490Nmkg

Realizando una conversión de unidades:

1Kj=1000 j→−gh=0.490KjKg

Por lo tanto:

7

T 1=T2( 0.490KjKg

4.19KjKgK

)T 2=(10+273 ) k−0.1169k

T 2=282.88K

Por tanto la temperatura en la base de la cascada es:

T 2=282.88K−273K=9.88 °C

Tema 5: Teoría cinética de los gases (Serway & Jewett Jr., 2008)

24. Calcule la masa de un átomo de a) helio, b) hierro y c) plomo. Proporcione sus respuestas en gramos. Las masas atómicas de estos átomos son 4.00 u, 55.9 u y 207 u, respectivamente.

Solución

Entonces:

Hielo

mhielo=masaatomicadel hielo

¿ Avogadro=

4gmol

6.023∗1023 atomosmol

=6.644∗10−24 gatomos

Tenemos que μ= unidad de masa atómica

1μ=1.66∗10−4g

mhielo=6.644∗10−24 g∗1 μ

1.66∗10−24g=4 μ

Masa de Helio = 4 μ

8

Hierro

mherro=masaatomica del hierro

¿ Avogadro=

56gmol

6.023∗1023 atomosmol

=93.023∗10−24 gatomos

Tenemos que μ= unidad de masa atómica

1μ=1.66∗10−4g

mhierro=93.023∗10−24 g∗1μ

1.66∗10−24 g=56μ

Masa de Hierro = 56 μ

Plomo

m plomo=masaatomica del plomo

¿Avogadro=

207gmol

6.023∗1023 atomosmol

=343.853∗10−24 gatomos

Tenemos que μ= unidad de masa atómica

1μ=1.66∗10−4g

mhierro=343.853∗10−24 g∗1 μ

1.66∗10−24g=207.14 μ

Masa de Hierro = 207.14 μ

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

9

Torres G, Diego A. (2012). Módulo curso física General. recuperado de http://datateca.unad.edu.co/contenidos/100413/MODULO_FISICAGENERAL_ACTUALIZADO_2013_01.zip

Serway, R. A., & Jewett Jr., J. W. (2008). Física para ciencias e ingenierías Vol. 1 (p. 723). Obtenido de: http://unad.libricentro.com/libro.php?libroId=323#

García, Franco, Á. (2013). El Curso Interactivo de Física en Internet. Obtenido de: http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_/dinamica/sistemas/dinamica/dinamica.html