miércoles, 3 de diciembre de 2008

UNIDAD V - TERMODINAMICA

EJERCICIOS- ECUACIONES DE ESTADO

18.1 Un tanque de 20.0L contiene 0.225Kg de helio a 18 C. La masa molar del helio es de 4.00 g/mol.
a) ¿cuantos moles de helio hay en el tanque?


b) Calcule la presion en el tanque en Pa y atm.

18.3 Un tanque cilíndrico tiene un pistón ajustado que permite cambiar el volumen del tanque. El tanque contiene originalmente 0.110 m3 de aire a 3.40 atm de presión. Se tira lentamente del pistón hasta aumentar el volumen del aire a 0.390 m3. Si la temperatura no cambia, ¿Que valor final tiene la presión?






18.23 ¿Que volumen tiene 3.00 moles de cobre?




18.33 Tenemos 2 cajas del mismo tamaño A y B. Cada caja contiene gas que se comporta como gas ideal. Insertamos un termómetro en cada caja y vemos que el gas de la caja A esta a 50 ºC, mientras que el de la caja B esta a 10 ºC. Esto es todo lo que sabemos acerca del gas contenido en las cajas. ¿Cuales de las afirmaciones siguientes deben ser verdad? ¿Cuales podrían ser verdad?
a) La presión en A es mayor que en B
b) Hay más moléculas en A que en B
c) A y B no pueden contener el mismo tipo de gas
d) Las moléculas en A tienen en promedio más energía cinética por molécula que las de B
e) Las moléculas en A se mueven con mayor rapidez que las de B




18.41 a) Calcule la capacidad calorífica especifica a volumen constante del vapor de agua (M= 18 g/mol), suponiendo que la molécula triatómica no lineal tiene tres grados de libertad traslacionales y dos rotacionales y que el movimiento vibracional no contribuye.



b) La capacidad calorífica real del vapor de agua a baja presión es de cerca 2000 J K. Compare esto con su calculo y comente el papel real del movimiento vibracional.
Las vibraciones contribuyen a la capacidad de calor



18.45 Para nitrógeno gaseoso (M= 28 g/mol), ¿Cual debe ser la temperatura si la rapidez del 94.7% de las moléculas es menor que: a) 1500 m/s; b) 1000 m/s; c) 500 m/s

LEY CERO DE LA TERMODINAMICA


1.- ¿Que propiedades de la materia depende de la temperatura mencionar tres?
-Punto de Fusión
-Punto de ebullición
-Densidad


2.- ¿A que se le llama equilibrio térmico?
Se dice que los cuerpos en contacto térmico se encuentran en equilibrio térmico cuando no existe flujo de calor de uno hacia el otro. Esta definición requiere además que las propiedades físicas del sistema, que varían con la temperatura, cambien con el tiempo. Algunas propiedades físicas que varían con la temperatura son el
volumen, la densidad y la presión.


3.- ¿Que es un aislante ideal?
Aislante hace referencia a cualquier material que impide la transmisión de la energía en cualquiera de sus formas: con masa que impide el transporte de energía.
Clasificación de los aislantes:
el
aislante acústico que aísla el sonido
el
aislante eléctrico
que aísla la electricidad
el
aislador de microondas
que aísla circuitos de microondas
el
aislante térmico
, que aísla la temperatura
el
aislador de barrera
, que aísla del medio ambiente procesos de laboratorios

En un material, es cuando: todos los niveles de la banda de valencia están ocupados, la banda esta llena y no contribuye a la conducción, y la banda de conducción esta vacía.



4.- ¿ Dibujar un sistema que represente la ley cero de la Termodinámica indicando el equilibrio térmico?


5.- ¿Cuando se dice que dos sistema están en equilibrio térmico?
Un estado en el cual dos coordenadas termodinámicas independientes X e Y permanecen constantes mientras no se modifican las condiciones externas se dice que se encuentra en equilibrio térmico. Si dos sistemas se encuentran en equilibrio térmico se dice que tienen la misma temperatura. Entonces se puede definir la temperatura como una propiedad que permite determinar si un sistema se encuentra o no en equilibrio térmico con otro sistema


6.- ¿ Por que cuando una enfermera toma la temperatura de una paciente espera que la lectura del termómetro deje de cambiar?
La temperatura del cuerpo varía según el medio. La temperatura interna o central del cuerpo es regulada de forma precisa y se conserva dentro de límites muy estrechos. Por lo tanto al tomar la temperatura una enfermera espera que la lectura del termómetro deje de cambiar para lograr un equilibrio térmico entre el calor del cuerpo y el ambiente.


7.- Mencionar tres tipos de dispositivos que midan la temperatura
-Termómetro infrarrojo
-Termómetro de vidrio
-Termómetro termopar


8.- ¿Cuál es la temperatura de congelación del agua en ‘F?
32 °F

9.- Calcular la temperatura Fahrenheit del planeta Venus si en grados Celsius corresponda a 460 ºC.
F= 1.8 (° C) +32

Sustituyendo:
F=(1.8)(460°C)+ 32 = 860 °F


10.- Encontrar la temperatura en la que coinciden las escalas Fahrenheit y Celsius
En:-40 Celsius y -40 Fahrenheit


11.- La temperatura de la corona solar es de 2 x 10^7 ºC, y la temperatura a la que el Helio se licua a presión estándar es de 268.93 ºC.

a) Expresar estas temperaturas en Kelvin
K=C+273
K= (2 x 107^7 °C) + 273 =20000273 °K
K= (268.93 °C) +273= 541.93 °K

b) Explicar por que suele usarse la escala Kelvin
La escala kelvin suele usarse solo para experimentos de temperatura de tipo científico.
El kelvin es la unidad de temperatura de la escala creada por
William Thomson en el año 1848, sobre la base del grado Celsius, estableciendo el punto cero en el cero absoluto (−273,15 °C) y conservando la misma dimensión. William Thomson, quien más tarde sería Lord Kelvin, a sus 24 años introdujo la escala de temperatura termodinámica, y la unidad fue nombrada en su honor.


12.- Dos vasos de agua A, B están inicialmente a la misma temperatura. La temperatura del agua del vaso A se aumenta a 10 ºF y la del vaso B 10 ºK, ¿Cuál vaso ahora a mayor temperatura?
Para vaso A:
°C= °F – 32 / 1.8
°C = 10°F – 32 / 1.8
°C= -12.22 10° C

Para el vaso B:
°C = K-273
°C = 10 °K – 273
ºC = -263 °C

El vaso A sigue estando a mayor temperatura.

domingo, 23 de noviembre de 2008

UNIDAD III- CAMPO MAGNETICO

EL CAMPO MAGNETICO

7. En el ecuador, cerca de la superficie de la Tierra, el campo magnetico es aproximadamente de 50.0 microT con direccion norte y el campo electrico es cercano a 100N/C hacia abajo en clima favorable. Encuantre las fuerzas gravitacionales, electrica y magnetica sobre un electron que se mueve a un avelocidad instantanea de 6.00 x 10-6 m/s en direccion este en dicho ambiente.




14.Un alambre conduce una corriente estable de 2.40 A. Una seccion recta del alembre mide 0.750m de largo y se encuentra a lo largo del eje x dentro de un campo magnetico uniiforme de magnitud B=1.60 T en la direccion z positiva. Si lacorriente esta en la direccion + x, ¿Cual es la fuerza magnetica sobre la seccion de alambre?


MOMENTO DE TORSION SOBRE UNA ESPIRA DE CORRIENTE EN UN CAMPO MAGNETICO UNIFORME

23. Una corriente de 17.0 mA se mantiene en una espira de circuito individual de 2.00m de circunferencia. Un campo magnetico de 0.800 T se dirige paralelo al plano de la espira.
a) Calcule el momento magnetico de la espira.
b) ¿Cual es la magnitud del momento de torsion ejercido sobre la espira por el campo magnetico?



MOVIMIENTO DE UNA PARTICULA CARGADA EN UN CAMPO MAGNETICO UNIFORME

32.Un ion positivo con una sola carga tiene una masa de 3.20 x 10-26 Kg. Despues de que es aceleradodesde el reposo a traves de una diferencia de potencia de 833V, el ion entra a un campo magnetico de 0.920T a lo largo de una direccion perpendicular a la direccion del campo. Calcule el radio de la trayectoria del ion en el campo.


TERCERA UNIDAD: CAMPOS MAGNETICOS

LEY DE LENZ


1. Una bobina rectangular de 50 vueltas y dimenciones de 5.00 cm x 10.0 cm se deja caer desde una posiscion donde B=0.500 T y se dirige perpendicularmente al plano de la bobina. Calcule la magnitud de la fem promedio inducida en la bobina si el desplazamiento ocurre en 0.250 s.



3. Una bobina circular de alambre de 25 vueltas tiene un diametro de 1.00m. La bobina se coloca con su eje a lo largo de la direccion del campo magnetico de la Tierra de 50.0 microT, y luego, en 0.200s, se gira 180º. ¿Cual es la fem promedio generada por la bobina?





7. Un anillo de aluminio con radio de 5.00cm y una resistencia de 3.00x10-4 hom`s se coloca sobre la parte superior de u largo senoide con nucleo de aire, 1000 vueltas por metro y un radio de 3.00cm. suponga que la componente axial del campo producido por el selenoide es la mitad de intensa que en el extremo del selenoide. Suponga que el selenoide producide un campo despreciable afuera de su area de seccion transversal.
a) Si la corriente en el selenoide esta aumentando a razon de 270A/s, ¿Cual es la corriente inducida en el anillo?
b) En el centro del anillo, ¿Cual es el campo magnetico producido por la corriente inducida en el anillo?
c) ¿Cual es la direccion de este campo?




11. en la figura P31.11 encuentre la corriente que atraviesa la seccion PQ la cual tiene una longitud a=65.0cm. El circuito se localiza en un campo magnetico cuya magnitud varia con el tiempo de acuerdo con la expresion B=(1.00x10-3T/s)t. Suponga que la resistencia por longitud del alambre es 0.100 omhs/m


con B=At

d/dt(At(2a2)cos 0º)-I1(5R)-IPQR=0

IPQ=(1.00x10-3 T/s)(0.650 m)2/23(0.650 omhs)= 283 microA



15. Una bobina que se enrolla con 50 vueltas de alambre en la forma de un cuadrado se coloca en un campo magnetico de modo que la normal alplno de la bobina forme un angulo de 30.0º con la direccion del campo. Cuando el campo magetico se incrementa uniformemente de 200microT a 600microT, una fem de 80.0 mV de magnitud se induce en la bobina ¿Cual es la magnitud total del alambre?



19. Una bobina circular que encierra un area de 100cm2 esta integrada por 200 vueltas de alambre de cobre.Al principio, un campo magnetico unifrome de 1.10T apunta perpendicularmente hacia arriba a traves del plano de la bobina. La direccion del campo se invierte despues.Durante el tiempo que el campo esta cambiando su direccion, ¿Cuanta carga fluye a traves de la bobina si R=50 omhs?




37. Una bobina de 0.100m2 de area esagirando a 60.0 rev/s con el eje de rotacion perpendicular a un campo mgnetico de 0.200 T.
a) Si hay 1000 vueltas en la bobina, ¿Cual es el maximo voltaje inducido en el?

b) Cuando el maximo voltaje inducido ocurre, ¿Cual es la orientacion de la bobina con respecto del campo magnetico?



jueves, 23 de octubre de 2008

MAGNETISMO

CAMPO MAGNÉTICO DE UN ALAMBRE

OBJETIVO:
Los objetivos de esta actividad son revelar una imagen visual del campo magnético que rodea un alambre recto, actual que lleva y entender la dependencia del campo magnético de la distancia del alambre y de la corriente.


PREGUNTA 1: DIRECCIÓN DEL CAMPO MAGNÉTICO
¿Cómo girara el campo magnético cuando la corriente que atraviesa el alambre sea positiva?
GIRA EN SENTIDO CONTRARIO A LAS MANCILLAS DEL RELOJ.



La simulación exhibe las líneas del campo magnético a través del espacio así como el vector del campo magnético en un punto especificado en el espacio. Este punto se puede arrastrar alrededor de la ventana. Arrastre este punto alrededor de la ventana, vigilando cuidadoso la magnitud y la dirección del vector del campo magnético.

PREGUNTA 2: ORIENTACIÓN DEL CAMPO MAGNÉTICO
¿Qué ángulo del campo magnético hace concerniente al vector de la posición que conecta el alambre con el punto del interés?
UN ÁNGULO DE 45º APROXIMADAMENTE, PERO PARA LOS OTROS EJEMPLOS ES PROBABLE QUE ESTE CAMBIE, ES DECIR EL PUNTO DE INTERÉS VARIA PARA LOS EXPERIMENTOS.


PREGUNTA 3: MAGNITUD A LO LARGO DE UNA LÍNEA RADIAL
¿La magnitud del campo cambia a lo largo de una línea que extiende radialmente lejos del alambre?
SI, ESTE CAMBIO SE EFECTÚA DE UNA FORMA PROPORCIONAL, ENTRE MAS LEJOS MENOR MAGNITUD DE CAMPO ELÉCTRICO.


PREGUNTA 4: MAGNITUD A LO LARGO DE UNA LÍNEA DEL CAMPO
¿La magnitud del campo cambia a lo largo de las líneas circulares del campo?
NO, ESTA MAGNITUD SE MANTIENE UNIFORMEMENTE.


Examine la magnitud y la dirección del vector del campo magnético en un punto arbitrario en espacio.

PREGUNTA 5: DEPENDENCIA DE LA CORRIENTE
¿Qué sucederá a la magnitud y a la dirección del campo magnético, en el punto en espacio que usted está examinando, si se aumenta la corriente?
LA MAGNITUD AUMENTA PROPORCIONALMENTE AL AUMENTO DE LA CORRIENTE, MIENTRAS TANTO LA DIRECCIÓN SE MANTIENE.



PREGUNTA 6: MOVER DE UN TIRÓN LA CORRIENTE
¿Qué sucederá a la magnitud y a la dirección del campo magnético, en el punto en espacio que usted está examinando, si la corriente se mueve de un tirón de positivo a la negativa?
AHORA SUCEDE TODO LO CONTRARIO. MIENTRAS LA MAGNITUD SE MANTIENE EN FORMA UNIFORME (ES LA MISMA EN 20A Y -20A, ES DECIR 44ΜT), EL SENTIDO DEL CAMPO MAGNÉTICO CAMBIA DE DIRECCIÓN, AHORA AL DE LAS MANECILLAS DEL RELOJ.



Configure la simulación para exhibir el patrón formado cuando las limaduras del hierro se traen cerca del alambre actual que lleva. Examine el patrón hecho por las limaduras del hierro.

PREGUNTA 7: PATRON DE LAS LIMADURAS DEL HIERRO
¿Qué sucederá al patrón de las limaduras del hierro si la corriente se mueve de un tirón de nuevo a un valor positivo?
PARA INICIAR, AL REALIZAR EL CAMBIO DE LÍNEA A LIMADURAS DE HIERRO, ESTAS COMIENZAN A APARECER EN FORMA CIRCULAR HASTA QUE PARAN Y SE INDICA LA DIRECCIÓN QUE LLEVAN, EL CUAL VA EN SENTIDO A LAS MANECILLAS DEL RELOJ.
AHORA BIEN, CUANDO SE CAMBIA SUCEDE LO MISMO, SOLO QUE AHORA AL APARECER EL SENTIDO ESTE INDICA UNA DIRECCIÓN EN SENTIDO CONTRARIO A LAS MANECILLAS DEL RELOJ.


Varíe la corriente a través del alambre y registre la magnitud que cambia del campo magnético en un punto arbitrario en espacio.


PREGUNTA 8: DEPENDENCIA FUNCIONAL DE LA CORRIENTE
¿Cuál es la dependencia funcional del campo magnético de la corriente para un alambre recto, actual que lleva?
A MEDIDA QUE LA MAGNITUD DE LA CORRIENTE AUMENTA, PASA LO MISMO CON EL CAMPO MAGNÉTICO, EL CUAL DESAPARECE AL LEGAR A CERO. ES DECIR ESTE ES PROPORCIONAL.


Puesto que el campo magnético aumenta en una cantidad constante, para un aumento constante en la corriente, la dependencia debe ser linear. Desde el campo cae a cero cuando la corriente es cero, entonces la dependencia linear debe ser, de hecho, proporcional.

PREGUNTA 9: DEPENDENCIA FUNCIONAL DE LA DISTANCIA
¿Cuál es la dependencia funcional del campo magnético de la distancia de un alambre recto, actual que lleva?
AL AUMENTAR LA DISTANCIA LA MAGNITUD DEL CAMPO MAGNÉTICO DISMINUYE, POR UN FACTOR DE DOS CUANDO EL AUMENTOS DE LA DISTANCIA POR UN FACTOR DE DOS LA DEPENDENCIA DEBEN SER EL ~ 1/R. DE B.


Combinar los resultados de las dos actividades pasadas conduce a una dependencia funcional del ~ I/r. de la forma B. De hecho, la relación matemática que gobierna la magnitud del campo magnético en función de la distancia y de la corriente a través de un conductor recto, es conocida como la ley de Biot-Savart, tiene la forma: B = µi/2πr.

PREGUNTA 10: LEY DE BIOT-SAVART
¿Cuál es la distancia de un alambre que lleva +10 A el cual el campo magnético menor 15µT?

B = µI / 2πr

r = µI / 2πB

r= (4π x 10-7 Tm/A)(10 A) / 2π(15 x 10-6 T)

r = 0.133 m


PREGUNTA 11: BIOT-SAVART PUZZLER
Un objeto de 2 centímetros de largo se pone en el campo magnético de un alambre de 15 A. Un extremo del objeto se expone a un campo de 35 µT. ¿Qué gama de campos magnéticos se puede el otro extremo del objeto exponer?

Por la ley de Biot-Savart, el extremo del objeto en el campo de 35 µT se debe localizar en:

B = µI / 2πr

r = µI / 2πB

r = (4π x 10-7 Tm/A)(15 A) / 2π(35 x 10-6 T)

r = 0.086 m

El otro extremo del objeto debe estar entre 10.6 centímetros y 6.6 centímetros del alambre. Tapar estas dos distancias en la ley de Biot-Savart rinde campos magnéticos el µT 28 del µT y 45, respectivamente.


domingo, 19 de octubre de 2008

POTENCIAL ELÉCTRICO, ENERGÍA Y POTENCIA
CUESTIONARIO EQUIPO 13

1.- En cierta región del espacio el potencial está dado por V = A + Bx + Cy^3 + Dz^2, donde A, B, C y D son constantes. Cuál es el campo eléctrico en esta región?



2.- Dos placas metálicas paralelas grandes tienen cargas opuestas de igual magnitud. Las separan una distancia de 45 mm la Diferencia de potencial entre ellas es de 360 V

a) ¿Cuál es la magnitud del campo eléctrico (se supone uniforme) en la región entre las placas?

Donde:
V1 - V2 es la diferencia de potencial
E es la Intensidad de campo en newton/culombio
r es la distancia en metros entre los puntos 1 y 2

Entonces:


b) Cuál es la magnitud de la fuerza que este campo ejerce sobre una partícula con una carga de + 2.4 nC?




c) Con base en los resultados del inciso b), calcular el trabajo realizado por el campo sobre la partícula cuando ésta se traslada de la placa de mayor a la de menor potencial



d) Compare el resultado del inciso c) con el cambio de energía potencial de la misma carga, calculado a partir del potencial eléctrico.



CAMPO ELÉCTRICO: PROBLEMAS
CUESTIONARIO EQUIPO 6

1.- Dos partículas con cargas Q1 = 0.5 nC y Q2 = 8 nC, están separadas por una distancia de 1.2 m. En qué punto a lo largo de la recta que une las dos cargas es igual a cero el campo eléctrico total debido a ambas cargas?

E=F/q = K q1/r2 = 9x109(Nm2/C2)(0.5x10-9C)/(0.2m)2 = 112.5 N/C

E=F/q = K q2/r2 Þ 112.5= K q1/x Þ x =K q2/112.5(N/C)= 0.8m

E= K q2/(0.8)2 = 112.5 N/C X= 0.8m

ET = q1 – q2 =112.5 N/C - 112.5 N/C = 0

ET = 0



2.- Una carga puntual de + 2 nC está en el origen, y una segunda carga puntual de – 5 nC está sobre el eje de las x en x = 8 m.

F= K q1 q2/ r2 Þ 9x109 (2x10-9c)(-5x10-9c)/(8m)2

F=1.40x10-9N

a) Hallar el campo eléctrico (magnitud y dirección) en cada uno de los puntos siguientes sobre el eje de las x: i)

E=F/q = K q1/r2 carga 1 (+2nC) carga 2 (-5nC)

x = 0.2 m; ii) 9x109(2x109)/(0.2m)2 = 450 N/C
E= K (-5x10-9)/(0.2m)2= -1.12 N/C

x = 1.2 m; iii) 9x109(2x109)/(1.2m)2 = 12.5 N/C
E= K (-5x10-9)/(1.2m)2= -312.5 N/C

x = - 0.2 m. 9x109(2x109)/(-0.2m)2 = 450 N/C
E= K (-5x10-9)/(-0.2m)2= -1.125N/C


b) Hallar la fuerza eléctrica neta que las dos cargas ejercerían sobre un electrón colocado en cada punto del inciso a).

E1 – E2= 450 N/C – (-1.12 N/C) = 451.12 N/C

E1 – E2= 12.5 N/C – (-312.5 N/C) = 325 N/C

E1 – E2= 450 N/C – (-1.125 N/C) = 451.12 N/C


FLUJO ELECTRICO
CUESTIONARO: EQUIPO 7

1.- Si se aumentan todas las dimensiones de la siguiente figura, por un factor de tres, Qué efecto tendrá este cambio en el flujo eléctrico a través de la caja?
Carga positiva adentro de la caja, flujo saliente.



2.- A fin de generar la cantidad máxima de energía eléctrica, los paneles solares se instalan de modo que estén aproximadamente de cara al Sol como sea posible. Explicar en qué sentido esta orientación es análoga a la obtención del flujo eléctrico máximo a través de una superficie plana.



3.- Una hoja plana de papel con área de 0.25 m^2 está orientada de modo tal que la normal a la hoja forma un ángulo de 60º con un campo eléctrico cauniforme cuya magnitud es de 14 N/C, a) Hallar la magnitud del flujo eléctrico a través de la hoja; b) Depende de la respuesta del inciso a) de la forma de la hoja? Por que?; c) Con qué ángulo Φ entre la normal a la hoja y campo eléctrico es la magnitud del flujo a través de la hoja i) máxima? ii) mínima? Explicar las respuestas.


4.- Un cubo tiene lados de longitud L. Está colocado con un vértice en el origen como se muestra en la figura. El campo eléctrico es uniforme y está dado por E = - Bi, + Cj – Dk, donde B, C y D son constantes positivas. A) Hallar el flujo eléctrico a través de cada una de las seis caras del cubo S1, S2, S3, S4, S5, S6. b) Hallar el flujo eléctrico a través de todo el cubo.


LEY DE GAUSS
CUESTIONARIO: EQUIPO 8

1.- Cuál es el flujo eléctrico total a través de una superficie que encierra totalmente un ion litio negativo? Cómo influiría en la respuesta el hecho de que se extendiera la superficie sin dejar de encerrar el ion (y ninguna otra carga)?





2.- Se coloca una cantidad conocida de carga Q en el conductor de forma irregular que se muestra en la figura. Si se conoce el tamano y la forma del conductor, Se puede utilizar la ley de Gauss para calcular el campo eléctrico en una posición arbitraria externa al conductor?

SI PORQUE CON LA LEY DE GAUSS PODEMOS CALCULAR TANTO EL CAMPO ELÉCTRICO INTERIOR DE LA PARTÍCULA COMO EL EXTERIOR.


3.- Una superficie cerrada contiene una carga neta de -3.6 uC. Cuál es el flujo eléctrico neto a través de la superficie?, b) El flujo eléctrico a través de la superficie cerrada resulta ser de 780 N m^2/C, Qué cantidad de carga encierra la superficie?, c) La superficie cerrada del inciso b) es un cubo de con lados de 2.5 cm de longitud. Con base en la información dada en el inciso b), Es posible saber dónde está la carga dentro del cubo?. Explicar la respuesta.
SACAMOS EL RADIO DEL CUBO DIVIDIENDO EL VALOR DE LA ARISTA ENTRE 2, DESPUES DE ESO PODREMOS FACILMENTE SACAR EL CAMPO ELECTRICO APLICANDO LA FORMULA DE LA LEY DE GAUSS Y UNA VEZ OBTENIENDO ESE RESULTADO SACAREMOS EL FLUJO ELECTRICO CON LA FORMULA DE Y LISTO.






4.- En cierta región del espacio el campo eléctrico E a) es uniforme. Utilizar ley de Gauss y verificar que esta región de espacio debe ser eléctricamente neutra; es decir, la densidad volumétrica de carga ρ debe ser cero, b) Es cierta esta aseveración a la inversa; es decir, que en una región del espacio donde no hay carga E debe ser uniforme? Explicar la respuesta.
NOS PIDEN QUE SAQUEMOS EL CAMPO ELECTRICO Y COMO NO TENEMOS LA CARGA PERO TENEMOS EL RADIO Y EL FLUJO, PODEMOS USAR LA FORMULA DEL FLUJO ELECTRICO PARA DETERMINAR EL CAMPO ELECTRICO Y UNA VEZ DETERMINADO DESPEJAREMOS LA Q EN LA FORMULA Y OBTENDREMOS EL RESULTADO.


FUERZA ELECTROSTATICA, PRINCIPIO DE SUPERPOSICION
CUESTIONARIO: EQUIPO 2

1.- Dos cargas puntuales iguales ejercen fueras iguales una sobre la otra. Pero si una carga es el doble de la otra, siguen ejerciendo fuerzas iguales una sobre la otra, o una ejerce dos veces más fuerza que la otra?
COMO ES DE ESPERAR, AL AUMENTAR LA MAGNITUD DE UNA DE LAS CARGAS ESTA EJERCERA MAS FUERZA DE ATRACCION SOBRE LA PRIMERA.


2.- Qué semejanza presentan las fuerzas eléctricas con las fuerzas gravitatorias? Cuáles son las diferencias más significativas?
AMBAS SON EL RESULTADOS DE LA ATRCCION DE LOS CUERPOS, LAS PRIMERAS EN BASE A SU CARGA (LAS CUALES PUEDEN SER POSITIVAS O NEGATIVAS) Y LAS OTRAS EN BASE A LA MASA.
EN LAS PRIMERAS PODEMOS ENCONTRAR ATRACCIONES Y EXPULSIONES Y EN LAS SEGUNDAS SOLO ATRACCIONES.

3.- A dos esferas pequeñas de plástico se les proporciona una carga eléctrica positiva. Cuando están a 15 cm de distancia una de la otra, la fuerza de repulsión entre ellas tiene una magnitud de 0.22 N. Qué carga tiene cada esfera:
a) Si las dos cargas son iguales?




DESPEJAMOS:



b) Si una esfera tiene cuatro veces más carga que la otra?







4.- Tres cargas puntuales están ordenadas a lo largo del eje de las “x”. La carga Q1= +3 uC está en el origen, y la carga Q2 = - 5 uC está en x = 0.2 m. La carga Q3 = - 8 uC . Dónde esta situada Q3 si la fuerza neta sobre Q1 es 7 N en la dirección – x?








UNIDAD II

EQUIPO 1
FUERZA ELECTROSTÁTICA, LEY DE COULOM

La ley de Coulomb fue estudiada en 1785 por medio de un instrumento llamado balanza de torsión, en el cual se pudo realizar mediciones que permitían establecer el valor de la fuerza de interacción entre cargas eléctricas.
En dicha experiencia se pudo además constatar que cargas del mismo signo se repelen y cargas de signos contrarios se atraen.


Enunciado de la ley de Coulomb (en el vacío)
La fuerza F de acción recíproca entre cargas puntuales es directamente proporcional al producto de las cargas eléctricas (q y q') e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa (d).









Expresión escalar



En el Sistema Internacional (SI) y en el vacío las unidades son las siguientes:
Constante K =9x109 N.m2/C2 cargas q y q’ en C (Coulomb) y la distancia d en m. (metros) estando en consecuencia la fuerza medida en N (Newton).

Unidad de carga eléctrica (el Coulomb)
Un Coulomb es el valor de una carga tal que repele a otra igual colocada a un metro de distancia con una fuerza de 9.109 N.
Esta definición no es la que corresponde al SI, sino que es la que surge de la expresión de la Ley de Coulomb (ver SI)

Se puede también sustituir K por otra expresión equivalente que es donde εo es la constante de permitividad del vacío y tiene un valor de 8.85 . 10 -12 C2/N.m2. y la ley de Coulomb quedaría expresada como:






CUESTIONARIO: EQUIPO 1



1.- Dos esferas metálicas cuelgan de hilos de nylon. cuando se colocan próximas entre si tienden a atraerse. con base sólo en esta información, analice los modos posibles en que podrían estar cargadas las esferas. es posible que, luego de tocarse, las esferas permanezcan adheridas una a la otra? explicar la respuesta.
POR LOGICA, PODEMOS CONCLUIR QUE LAS CARGAS ESTAN CARGADAS UNA POSITIVAMENTE Y OTRO NEGATIVAMENTE, YA QUE ES LA UNICA FORMA EN LA CUAL ESTAS TIENDEN A ATRAERSE EN TRE SI; POR OTRO LADO, SI ES POSIBLE QUE AL TOCARSE ESTAS PERMANESCAN ADHERIDAS DEBIDO A ES ESTADO DE SU ACRGA.


2.- Los buenos conductores elçtricos, como los metales, son típicamente buenos conductores del calor; los aisladores eléctricos, como la madera, son típicamente malos conductores del calor. Explicar por qué tendría que haber una relación entre la conducción eléctrica y la conducción térmica en estos materiales.
POR QUE EN AMBOS CASOS SE HABLA DE UNA TRANFERENCIA DE ENERGIA, LLAMESE ELECTRICA O TERMICA.



3.- Tres cargas puntuales están dispuestas en línea . La carga Q3 = + 5 nC está en el origen. La carga Q2 = - 3 nC está en x = 4 cm. La carga Q1 = está en x = + 2 cm. Cuál es la magnitud y el signo de Q1 , si la fuerza neta sobre Q3 es cero?

RESPUESTA:





















4.- Se coloca una carga puntual de 3.5 uC, a 0.8 m a la izquierda de una segunda carga puntual idéntica. Cuáles son las magnitudes y direcciones de las fuerzas que cada carga ejerce sobre la otra?

RESPUESTA:



Y DADO QUE LAS CARGAS SON IGUALES, LA DIRECCION ES DE REPULCION, ES DECIR, EN SENTIDO CONTRARIO (UNO A LA DERECHA Y OTRA A LA IZQUIERDA).

domingo, 12 de octubre de 2008

EJERCICIOS DE LA UNIDAD II

FUERZA ELECTRICA, SUPERPOSICION (CUANTITATIVA)
CUESTIONARIA: EQUIPO 3

1.- Algunos de los electrones libres de un buen conductor (como un trozo de cobre, por ejemplo) se desplazan con una rapidez de 10^6 m/s ó más. Por qué estos electrones no escapan volando del conductor
POR QUE ESTOS SE ENCUENTRAN UNIDOS FUERTEMENTE A UNA RED QUE CONFORMA EL SOLIDO POR LAS FUERZAS INTERATOMICAS QUE LOS MANTIENE LIHGADOS, Y SOLO SE MUEVEN LOS DE LAS CAPAS O NIVELES DE ENERGIA EXTERNOS, Y SE ALINEAN PARA DAR LUGAR A UNA NUEVA CORRIENTE ELECTRICA.


2.- Defina la aseveración siguiente: Si hubiese una sola partícula con carga eléctrica en todo el universo, el concepto de carga eléctrica carecería de significado?
DADO QUE SE NECESITA NECESARIAMNETE OTRA PARTICULA PARA QUE SE GENERE UNA CARGAELECTRICA, ES APLICABLE LO QUE SE MENCIONA, ES DECIR, SI CARECERIA DE SIGNIFICADO.


3.- Dos cargas puntuales están situadas sobre el eje de las “y” como sigue: la carga Q1 = - 1.5 nC en y = - 0.6 m, y la carga Q2 = + 3.2 nC en el origen (y = 0). Cuál es la fuerza total (magnitud y dirección) que estas dos cargas ejercen sobre una tercera carga Q3 = + 5 nC que se encuentra en y = - 4 m?







4.- Dos cargas puntuales están situadas sobre el eje de las “x” como sigue: la carga Q1 = + 4 nC está en x = 0.2 m, y la carga Q2 = + 5 nC están en x = - 0.3 m. Cuáles son la magnitud y dirección de la fuerza total que estas dos cargas ejercen sobre una carga puntual negativa Q3 = - 6 nC que se encuentra en el origen?





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CAMPO ELECTRICO: CARGA PUNTUAL
CUESTIONARIO: EQUIPO 4

1.- Se coloca un protón en un campo eléctrico uniforme y luego se libera. Después se coloca un electrón en el mismo punto y se libera. Experimentan estas dos partículas la misma fuerza?, Y la misma aceleración?, Se desplazan en la misma dirección al ser liberadas?
SI, YA QUE AMBAS ESTAN SOMETIDOS A UN MISMO CAMPO ELECTRICO.
NO, DEBIDO A QUE LA CARGA DE ESTAS NO ES IGUAL.




2.- Los campos eléctricos suficientemente intensos pueden provocar que los átomos se ionicen positivamente, esto es, que pierdan uno ó más electrones. Explicar como ocurre esto. Qué es lo que determina la intensidad que el campo debe tener para que esto ocurra?
DEBIDO A QUE LOS CAMPOS ELECTRICOS GENERAN NIVELES DE ENERGIA, AL ABSORBER LA ENERGIA UN ELECTRON SE EXITA, Y ESTE PASA A UN MAYOR NIVEL DE ENERGIA, SI EL CAMPO ELECTRICO PRODUCE ^DEMACIADA ENERGIA,^, ESTA SERASUFICIENTE PARA QUE EL ELECTRON NO SOLO PASE A OTRO NIVEL DE ENERGIA SINO QUE TENDERA A SALTAR DEL ATOMO PARA FORMAR UN ENLACCE CON OTRO.




3.- Cierta partícula tiene una carga – 3 nC. a) Hallar la magnitud y dirección del campo eléctrico debido a esta partícula en un punto situado 0.25 m directamente arriba de ella, b) A que distancia de esta partícula tiene su campo eléctrico una magnitud de 12 N/C?



4.- Un electrón inicialmente en reposo se deja libre en un campo eléctrico uniforme. El electrón se acelera verticalmente hacia arribar recorriendo 4.5 m en los primeros 3 us después de ser liberado. a) Cuáles son la magnitud y dirección del campo eléctrico?, b) Se justifica no tener en cuenta los efectos de la gravedad?, justificar la respuesta cuantitativament



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CAMPO ELECTRICO: DEBIDO A UN DIPOLO
CUESTIONARIO: EQUIPO 5

1.- La temperatura y velocidad del aire tiene valores diferentes en distintos lugares de la atmósfera terrestre. Es la velocidad del aire un campo vectorial?. Por que?. Es la temperatura del aire un campo vectorial? Por que?.
EL CAMPO VECTORIAL ES UN CONJUNTO INFINITO DE CANTIDADES QUE SE ENCUENTRAN ASOCIADAS CON CADA PUNTO DEL ESPACIO. SI DECIMOS QUE LA VELOCIDAD DEL AIRE ES UN CAMPO VECTORIAL ESTAMOS EN LO INCORRECTO YA QUE LA VELOCIDAD NO SE ENCUENTRA RELACIONADA ESPECÍFICAMENTE CON UN SOLO FACTOR QUE SE ENCUENTRE EN EL ESPACIO. AHORA SI DECIMOS QUE LA TEMPERATURA DEL AIRE ES UN CAMPO VECTORIAL ESTAMOS EN LO CORRECTO YA QUE LA TEMPERATURA SE ENCUENTRA RELACIONADA CON LOS FACTORES EN LOS QUE SE MANIFIESTA.


2.- Un objeto pequeño que tiene una carga de – 55 uC experimenta una fuerza hacia debajo de 6.2 x 10^9 N cuando se coloca en cierto punto de un campo eléctrico, a) Cuáles son la magnitud y dirección del campo eléctrico en este punto?, Cuáles serían la magnitud y dirección de la fuerza que actúa sobre un núcleo de cobre (número atómico = 29) masa atómica = 63.5 g/mol) situado en este mismo punto del campo eléctrico?.

SI UN NÚCLEO DE COBRE SE PONE EN ESE PUNTO, SIENTE UNA FUERZA ASCENDENTE DE LA MAGNITUD





3.-En un sistema de coordenadas rectangulares se coloca una carga positiva puntual Q = 6x10^-9 C en el punto x = + 0.15 m, y = 0, y una carga puntual idéntica en x = - 0.15 m, y = 0. Hallar las componentes x y y, así como la magnitud y la dirección del campo eléctrico en los puntos siguientes: a) el origen; b) x = 0.3 m, y =0; c) x = 0.15 m, y = - 0.4 m; d) x = 0, y = 0.2 m