UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD Escuela de Ciencias Bsicas, Tecnologa e Ingeniera Lista de problemas U3 Curso: Fsica General Director: Victor Bohrquez

LISTADO DE PROBLEMAS BASE PARA RESOLVER EL PROBLEMA 3

LISTADO DE PROBLEMAS BASE PARA RESOLVER LA ACTIVIDAD

Los siguiente problemas son una recopilacin de los problemas del libro de fsica para las

ciencias e ingeniera de (Serway & Jewett Jr., 2008)), licencia en versin digital para la

UNAD, para entrar al libro se debe entrar a la biblioteca virtual con usuario y contrasea,

luego en las bases de datos, buscar en Librisite-ciencia-fsica )

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

1. La posicin de una partcula se conoce por la expresin x = (4.00 m) cos (3.00 t + ), donde x est 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 posicin de la partcula en t =. 0.250 s.

2. Un oscilador armnico simple tarda 12.0 s en someterse a cinco vibraciones completas. Encuentre a) el periodo

de su movimiento, b) la frecuencia en hertz y c) la frecuencia angular en radianes por segundo.

3. Un objeto de 7.00 kg cuelga del extremo inferior de un resorte vertical amarrado a una viga. El objeto se pone

a oscilar verticalmente con un periodo de 2.60 s. Encuentre la constante de fuerza del resorte.

4. Un bloque de 200 g se une a un resorte horizontal y ejecuta movimiento armnico simple con un periodo de

0.250 s. La energa total del sistema es de 2.00 J. Encuentre a) la constante de fuerza del resorte y b) la

amplitud del movimiento.

5. Un objeto pequeo se une al extremo de un resorte para formar un pndulo simple. El periodo de su

movimiento armnico se mide para pequeos desplazamientos angulares y tres longitudes. Para cada longitud,

el intervalo de tiempo para 500 oscilaciones se mide con un cronmetro. Para longitudes de 1.000 m, 0.750 m

y 0.500 m, se miden los intervalos de tiempo total de 99.8 s, 86.6 s y 71.1 s para 50 oscilaciones. a) Determine

el periodo de movimiento para cada longitud. b) Determine el valor medio de g obtenido a partir de estas tres

mediciones independientes y comprelas con el valor aceptado. c) Grafique T2 con L y obtenga un valor para g

a partir de la pendiente de su grfica de lnea recta de mejor ajuste. Compare este valor con el obtenido en el

inciso b).

6. Un pndulo con una longitud de 1.00 m se libera desde un ngulo inicial de 15.0. Despus de 1 000 s, su

amplitud se reduce por friccin a 5.50. Cul es el valor de b/2m?

7. Un objeto de 2.00 kg unido a un resorte se mueve sin friccin y es impulsado por una fuerza externa conocida

por F = (3.00 N) sen (2t). La constante de fuerza del resorte es de 20.0 N/m. Determine a) el periodo y b) la

amplitud del movimiento.

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

8. Una estacin sismogrfica recibe ondas S y P de un terremoto, separadas 17.3 s. 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 sismgrafo al hipocentro del terremoto.

9. La funcin de onda para una onda progresiva en una cuerda tensa es (en unidades SI) (, ) =

(0,350 ) (10 3 +

4) a) Cules son la rapidez y direccin de viaje de la onda? b) Cul es la

posicin vertical de un elemento de la cuerda en t = 0, x = 0.100 m? c) Cules son la longitud de onda y

frecuencia de la onda? d) Cul es la mxima rapidez transversal de un elemento de la cuerda?

10. Un cordn de telfono de 4.00 m de largo, que tiene una masa de 0.200 kg. Un pulso transversal se produce al

sacudir un extremo del cordn tenso. El pulso hace cuatro viajes de atrs para adelante a lo largo del cordn en

0.800 s. Cul es la tensin del cordn?

11. Una soga tensa tiene una masa de 0.180 kg y una longitud de 3.60 m. Qu potencia se debe suministrar a la

soga para que genere ondas sinusoidales que tengan una amplitud de 0.100m y una longitud de onda de 0.500

m y viajen con una rapidez de 30.0 m/s?

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

12. El elemento activo de cierto lser se fabrica de una barra de vidrio de 30.0 cm de largo y 1.50 cm de dimetro.

Si la temperatura de la barra aumenta en 65.0C, cul es el aumento en a) su longitud, b) su dimetro y c) su

volumen? Suponga que el coeficiente de expansin lineal promedio del vidrio es 9.00X 10-6 (C)-1.

13. El punto de fusin del oro es 1 064C, y su punto de ebullicin es 2 660C. a) Exprese estas temperaturas en

kelvins. b) Calcule la diferencia entre estas temperaturas en grados Celsius y en kelvins.

14. En su da de bodas, su prometida le da un anillo de oro de 3.80g de masa. Cincuenta aos despus, su masa es

de 3.35 g. En promedio, cuntos tomos del anillo se erosionaron durante cada segundo de su matrimonio? La

masa molar del oro es de 197 g/mol.

15. Un recipiente de 8.00 L contiene gas a una temperatura de 20.0C y una presin de 9.00 atm. a) Determine el nmero de moles de gas en el recipiente. b) Cuntas molculas hay en el recipiente?

16. Un auditorio tiene dimensiones de 10.0 m X 20.0 m X 30.0 m. Cuntas molculas de aire llenan el auditorio a

20.0C y una presin de 101 kPa?

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

17. En su luna de miel, James Joule puso a prueba la conversin de energa mecnica en energa interna al medir

temperaturas de cascadas de agua. Si el agua en lo alto de una cascada suiza tena una temperatura de 10.0C y

despus caa 50.0 m, qu temperatura mxima en el fondo podra esperar Joule? No tuvo xito para medir el

cambio de temperatura, en parte porque la evaporacin enfriaba el agua que caa y tambin porque su

termmetro no era suficientemente sensible.

18. La temperatura de una barra de plata se eleva 10.0C cuando absorbe 1.23 kJ de energa por calor. La masa de

la barra es 525 g. Determine el calor especfico de la plata.

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19. Cunta energa se requiere para cambiar un cubo de hielo de 40.0 g de hielo a -10.0C a vapor a 110C?

20. Un gas ideal se encierra en un cilindro con un pistn mvil encima de l. El pistn tiene una masa de 8 000 g y

un rea de 5.00 cm2 y tiene libertad de deslizarse hacia arriba y hacia abajo, lo que mantiene constante la

presin del gas. Cunto trabajo se consume en el gas a medida que la temperatura de 0.200 moles del gas se

elevan de 20.0C a 300C?

21. Un sistema termodinmico se somete a un proceso en el que su energa interna disminuye 500 J. Durante el

mismo intervalo de tiempo, 220 J de trabajo se consume en el sistema. Encuentre la energa transferida hacia o

desde l por calor

22. Un gas ideal inicialmente a 300 K experimenta una expansin isobrica a 2.50 kPa. Si el volumen aumenta de

1.00 m3 a 3.00 m3 y se transfieren 12.5 kJ al gas por calor, cules son a) el cambio en su energa interna y b)

su temperatura final?

23. Un ventanal de vidrio tiene un rea de 3.00 m2 y un grosor de 0.600 cm. La diferencia de temperatura entre sus

caras es de 25.0C, cul es la rapidez de transferencia de energa por conduccin a travs de la ventana?

Tema 5: Teora cnetica de los gases (Serway & Jewett Jr., 2008)

24. Calcule la masa de un tomo de a) helio, b) hierro y c) plomo. Proporcione sus respuestas en gramos. Las

masas atmicas de estos tomos son 4.00 u, 55.9 u y 207 u, respectivamente.

25. En un proceso a volumen constante se transfieren 209 J de energa por calor a 1.00 mol de un gas

monoatmico ideal inicialmente a 300 K. Encuentre a) el aumento en energa interna del gas, b) el trabajo

consumido en l y c) su temperatura final.

26. Durante la carrera de compresin de cierto motor de gasolina, la presin aumenta de 1.00 atm a 20.0 atm. Si el

proceso es adiabtico y la mezcla combustibleaire se comporta como un gas diatmico ideal, a) en qu factor

cambia el volumen y b) en qu factor cambia la temperatura? c) Si supone que la compresin comienza con

0.016 0 moles de gas a 27.0C, encuentre los valores de Q, W y Eint que caracterizan el proceso.

27. Considere 2.00 moles de un gas ideal diatmico. a) Encuentre la capacidad trmica total como la define la

ecuacin Q=CT a volumen constante y la capacidad trmica total a presin constante, si supone que las

molculas giran pero no vibran. b) Qu pasara si? Repita el inciso a), si supone que las molculas giran y

vibran.

28. Quince partculas idnticas tienen diferentes magnitudes de velocidad: una tiene una magnitud de velocidad de

2.00 m/s, dos tienen magnitudes de velocidad de 3.00 m/s, tres tienen magnitudes de velocidad de 5.00 m/s,

cuatro tienen magnitudes de velocidad de 7.00 m/s, tres tienen magnitudes de velocidad de 9.00 m/s y dos

tienen magnitudes de velocidad de 12.0 m/s. Encuentre a) la rapidez promedio, b) la rapidez rms y c) la rapidez

ms probable de estas partculas.

Referencias

Serway, R. A., & Jewett Jr., J. W. (2008). Fsica para ciencias e ingenieras Vol. 1 (p. 723).

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