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UNIVERSIDAD NACIONAL DE JUJUY FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS

INGENIERIA AGRONOMICA CÁTEDRA DE FÍSICA

GUÍA DE TRABAJOS PRACTICOS

AÑO 2.012


Cátedra de Física

Ing. Agronómica

Ciclo 2012

Condiciones para Regularizar la Materia:   

70% de asistencia a las clases practicas Los alumnos deben aprobar dos parciales ó sus correspondientes recuperatorios. Recuperación final (Flotante) es otra instancia de evaluación, a la que acceden los alumnos que desaprobaron un parcial y su recuperatorio.

Bibliografía:        

A. Peña Sainz-F. Garzo Pérez, Curso de Física COU, McGraw-Hill Albarenga, Física General, Oxford University Frank J. Blatt, Fundamentos de Física, Prentice-hall R. Resnick, Física (Partes I y II), C.e.c.s.a. A. Van Messem, Elementos de Física (Tomo 1 y 2), Serway, Física, McGraw-Hill Tipler Paul Física (Tomo 1 y 2), Reverte J Bueche Frederick, Física General, Schaum


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Cronograma de Actividades. Segundo Cuatrimestre 2012

TRABAJOS PRACTICOS 

Agosto 06  13  20  27 

Cinemática Cinemática   Cinemática ‐ Estática  Dinámica 

Agosto 06‐10  13‐17  20‐24  27‐31 

Setiembre 3  10  17  24 

Trabajo y Energía  Hidrostática  Hidrodinámica  Dilatación y Calorimetría 

Setiembre 03‐07  10‐14  17‐21  24‐28 

29

1° PARCIAL 

29

Octubre 01 

Calorimetría

Octubre 01‐05 

06

RECUPERACION 1° PARCIAL 

06

08 13 

Termodinámica FLOTANTE 1° PARCIAL 

08‐12 13 

15 22  29  Noviembre 

1° Examen de teoría  Electrostática  Electrodinámica  

15‐19 22‐26  29‐02  Noviembre 

05

Óptica

05‐09

10 16  21 

2° PARCIAL   RECUPERACION 2° PARCIAL  FLOTANTE 2° PRACIAL 

10 16  21 

TEORIA

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2° Examen de teoría 

Observación: Cuando el día lunes sea feriado, la clase teórica se realizará el sábado Anterior. 


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TRABAJO PRÁCTICO Nº 1: CINEMÁTICA 1) Un operario rural utiliza para la aplicación de un herbicida, una mochila pulverizadora. Si su velocidad es de 2,4km/h, ¿Cuánto tiempo tardará para cubrir 1 ha? (distancia entre surco 1,25m) 2) Una máquina pulverizadora de 29 picos, recorre 70m en 45s. a) ¿Cual es su velocidad? (expresar en Km/h). b) Para efectuar la aplicación de un herbicida con esta máquina, en una hectárea (1ha), se debe pasar 16 veces en tramos de 100m.¿Cuanto tiempo tardará? 3) A partir del siguiente gráfico, calcula la distancia que recorrió el móvil en el tiempo considerado v (m/s)

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10

4

8

18

t (s)

4) Un automóvil marcha a 90 km/h. El conductor ve un pozo y al no poder esquivarlo, aplica los frenos reduciendo su velocidad hasta 1/5 de la velocidad inicial durante los 4 s que tarda en llegar al pozo. Calcular: a) La aceleración producida por los frenos. b) ¿a qué distancia del pozo el conductor aplicó los frenos, suponiendo aceleración constante? 5) El conductor de un vehículo que circula por una calle recta, frena bruscamente para no atropellar a un peatón, y recorre 50 m hasta parar el coche; si se supone que con la brusca frenada consigue una aceleración de - 16 m/s2, ¿a qué velocidad circulaba antes de frenar? 6) Un avión recorre antes de despegar una distancia de 1800 m en 30s con una aceleración constante. Calcular: La aceleración La velocidad en el momento del despegue La distancia recorrida durante el primer segundo 7) En un instante pasa por A, un auto con movimiento rectilíneo uniforme a 30 m/s. Cinco segundos después, pasa en su persecución, por el mismo punto A, otro móvil con movimiento rectilíneo uniforme a 35 m/s. ¿Cuándo y dónde lo alcanzará?

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8) El conductor de un automóvil, no se detiene y pasa a 72 km/h, frente a un control de tránsito. 10 s después un policía de tránsito comienza la persecución con aceleración constante, alcanzando al infractor a 3 km de distancia del control. Determinar: La velocidad del móvil policial en ese instante y el tiempo transcurrido desde el paso por el control hasta el alcance del automóvil. 9) Intentando analizar los movimientos verticales de un cuerpo, un estudiante parado en el puente Paraguay (22m sobre ruta 2), debe calcular el tiempo que tarda y con que velocidad toca el suelo, un proyectil que: a) se deja caer b) es lanzado con 15 m/s hacia arriba y c) es lanzado con 10 m/s hacia abajo. 10) En un acopio de poroto, se estibaron bolsas de 50 kg, alcanzando una altura de 8 m. Al intentar colocar la última bolsa, esta cae desde el borde superior. Calcular: a) tiempo que tarda en llegar al suelo b) la velocidad con la que llega al suelo. 11) Para llegar al borde superior de un galpón en construcción de 4 m, un operario arroja desde el suelo a otro que se encuentra en la cumbre, ladrillos (m=0,3 kg). Calcular: a) la velocidad con la que debe ser arrojado el ladrillo b) el tiempo que permanece en el aire. 12) Desde la terraza de un edificio de 30 m de altura, se lanza verticalmente hacia arriba una piedra con una velocidad de 15 m/s. La piedra llega a una determinada altura y comienza a caer. Calcular la posición y la velocidad de la piedra al cabo de 1s y 4s después de su lanzamiento. ¿Cuál es la altura alcanzada por la piedra respecto del suelo? Calcular la velocidad 8 m antes de tocar el suelo y la velocidad al momento de llegar al suelo. 13) Un atleta efectúa un lanzamiento de jabalina y consigue una distancia de 78 m. Teniendo en cuenta que lanza en una dirección que forma un ángulo de 30º con el horizonte y considerando g=10 m/s2,¿cuál será la altura máxima alcanzada y el tiempo de vuelo, si se desprecian los rozamientos? 14) Se lanza un proyectil con una velocidad inicial de 20m/s bajo un ángulo de 37°. A una distancia de 35m se encuentra una pared de 5m de altura. ¿logrará el proyectil pasar por encima de la pared? 15) Un proyectil es disparado horizontalmente desde un acantilado situado a 50m por encima de un plano horizontal y con una velocidad inicial de 240m/s. Calcula: a) el tiempo que permanece el proyectil en el aire, b) a que distancia horizontal choca con el suelo, c) cual es la magnitud de la componente vertical de su velocidad al llegar al suelo 16) El club G y E de Jujuy lo contrata para instalar un sistema de riego, utilizando cañones de riego, los cuales son colocados con un ángulo de 50°. Si la velocidad de

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salida del agua es de 6 m/s. Calcule el área que cubre cada cañón y la cantidad de cañones que deberá colocar para cubrir la totalidad de la cancha. 17) Una rueda partiendo del reposo acelera de tal manera que su velocidad angular incrementa uniformemente a 200 rpm en 6 s después del cual se mantuvo rotando algún tiempo a esta velocidad para finalmente detenerse en 5 min, registrándose un total de 310 rev en el tramo a velocidad constante. Calcular: a) tiempo total de rotación b) tiempo de movimiento circular uniforme c) la aceleración en el primer y tercer tramo. 18) Las ruedas delanteras de un tractor tardan 20s en recorrer 600m a velocidad constante. Si el radio es de 70 cm. Hallar las vueltas que dará en esos 600m así como la velocidad angular. 19) Dos poleas de radios R1= 10 cm y R2= 30 cm están acoplados por una correa de transmisión no extensible como lo muestra la figura. Si la polea de radio R1 gira a razón de 60 rpm, calcule la velocidad angular de la polea de radio R2.

R1

R2

20) Un automóvil de juguete recorre una circunferencia de 50 cm de radio con una frecuencia f de 10Hz. Determinar a) El período, b) La velocidad angular, c) velocidad tangencial y d) aceleración del movimiento.

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TRABAJO PRÁCTICO Nº 2: DINÁMICA 1) Determine grafica y analíticamente, la resultante en los siguientes sistemas de fuerzas. a)

y

F1= 250 N

b)

y

F1=80N F1=100N

60º

F2= 100 N

x

30º

15º

50º

x

25º

30º

40º 15º

F4= 300 N F3= 200 N

F4= 200 N F5=150N

2) Calcular la tensión de las cuerdas a)

b) 25º

60º

50º

107º

P= 150Kg

P= 80Kg

3) El siguiente sistema esta en equilibrio. Considerando las poleas sin fricción y suponiendo que θ1= 60º, θ2= 30º y P3= 20 kgf, determine los valores de P1 y P2

4) De los siguientes gráficos, realiza los sistemas de fuerzas que correspondan a cada uno. 20º

a) F1

F2

m

20º

m 30º 4


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5) Halla la fuerza necesaria para detener en 8 s con desaceleración constante: a- Un camión de 3000 Kg. que marcha a la velocidad de 80 km/h b- Una pelota de 0,5 kg que va con la misma velocidad que el camión. 6) Durante cuanto tiempo debe actuar una fuerza de 300 N, inclinada 60º respecto de la horizontal, para que partiendo del reposo un cuerpo de 40 kg, alcance una velocidad de 10 m/s, si el coeficiente de rozamiento es de 0,25? 7) Un automóvil de 650 kg es capaz de adquirir una velocidad de 100 km/h en 8 s. partiendo del reposo, si el coeficiente de roce cinético es de 0.25, calcula la fuerza total que actúa sobre él para conseguir este resultado. 8) Un vehículo de 800 Kg. asciende por una pendiente que forma un ángulo de 15º con la horizontal, recorriendo 32 m en 5 s. Suponiendo despreciable el rozamiento, calcular la aceleración del vehiculo y la fuerza que ejerce el motor. 9) Un tractor, que no posee arranque, es colocado en el extremo superior de una rampa de 25º de inclinación. ¿Que fuerza deben realizar los frenos para mantener el tractor en reposo, sabiendo que el mismo pesa 2,5 Tn? 10) Determina la aceleración en los siguientes sistemas: a)

b)

5kg 25kg 20kg 20 kg

30º

11) la figura muestra dos bloques de masas m1= 30 kg y m2= 2 kg ligados por una cuerda de mas despreciable e inextensible que pasa por una polea de masa también despreciable. Sobre el bloque 1 se aplica una fuerza de dirección 37º sobre la horizontal. Entre el plano y el bloque 1 el coeficiente de roce cinético es 0,1. Determine la magnitud de la fuerza para que el bloque 2: a) suba con una aceleración de 4 m/s2 b) baje con una aceleración de 4 m/s2

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12) Un cuerpo de masa 2kg se lanza sobre una superficie horizontal que le proporciona una fuerza de roce de 6 N. ¿Qué distancia recorre hasta detenerse si al inicio tenía una velocidad de 5 m/s? 13) Calcular la fuerza que debe ser aplicada a un fardo de alfalfa de 40 kg para transportarlo, con velocidad constante, por un plano inclinado de 25º, que esta revestido con una goma que tiene un coeficiente de roce de 0,15 14) Una tabla uniforme de 3 m de longitud y de 50 kgf de peso, esta soportada en posición vertical por dos cuerdas verticales, unidas a sus extremos. Calcular la tensión en cada cuerda cuando un hombre de 100 kgf permanece sobre ella a una distancia de 1 m del extremo A.

P

A

B

15) Una barra de largo L= 6m y de peso W= 20 N esta articulada en su extremo izquierdo a un punto fijo O, apoyada en un soporte liso en A y cargada por fuerzas como se indica en la figura.

a) Determine la reacción vertical en la articulación. b) Determine la reacción vertical en el soporte.

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TRABAJO PRÁCTICO Nº 3: TRABAJO Y ENERGIA 1) Una fuerza horizontal de 15 kgf, impulsa a un cuerpo de 25 kg a lo largo de 30 m de una superficie también horizontal, siendo el coeficiente de rozamiento cinético igual a 0,2. Hallar el trabajo neto realizado en este sistema y el trabajo debido a la gravedad. 2) Un pallet de citrus 400 kgf de peso se eleva hasta una plataforma a una altura de 2m por medio de un plano inclinado de 6m de longitud. Calcular la fuerza, paralela al plano, que es necesaria aplicar para llevarlo a velocidad constante y el trabajo realizado por dicha fuerza, suponiendo que no existe rozamiento. 3) Calcular la potencia que necesita un montacargas para elevar un peso de 500 kgf a una altura de 2 m en un minuto 4) Un camión que transporta harina hacia La Quiaca, tiene un peso total de 15 Tn y se encuentra en un tramo previo a la cuesta de Barcena. Si la distancia que estamos considerando es de 800 m con una pendiente de 2%, la cual la atraviesa con una velocidad constante de 20 km/h y la acción de roce ejerce una relación de 4 kgf/Tn, calcular: a) la fuerza que realiza el motor para arrastrar el camión b) el trabajo total realizado en ese tramo. 5) Un depósito cilíndrico de 1 m de diámetro y 2m de altura está totalmente lleno de agua. Hallar el trabajo que debe realizar una bomba, si debe transportar toda el agua, hasta una altura de 4 m con respecto a la parte superior del depósito. 6) Un niño se desliza por un tobogán partiendo del reposo. Suponga que el 20% de la energía mecánica del niño la disipan las fuerzas de fricción. Si h= 4 m, calcula la velocidad del niño al llegar a la base del tobogán. 7) Una bala de revolver cuya masa es de 20 g, tiene una velocidad de 100 m/seg al llegar a un bloque de madera, en el cual penetra 5,0 cm, hasta detenerse. Determine el valor de la fuerza resistente que el bloque ofrece a la penetración de la bala. 8) Se lanza verticalmente hacia arriba un cuerpo de 1kg con una velocidad de 25m/s. Calcula la energía cinética y potencial cuando llega a la mitad de la altura máxima. 9) Un carrito de masa m= 2,0 kg se desplaza, sin fricción a lo largo de la superficie mostrada en la figura y pasa por un punto P a una velocidad v= 10 m/s a) lograra el carrito llegar al punto Q?, justifique b) Determine la velocidad de carrito al pasar por R.

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10) Calcula el peso que puede arrastrar un tractor de 75HP de potencia sobre un terreno horizontal a la velocidad de 25km/h sabiendo que el coeficiente de rozamiento entre el peso y el terreno es igual a 0,2. 11) Un hombre tira del trineo de su hija mediante una cuerda de masa despreciable de la manera que se muestra en la figura, ascendiendo por una colina nevada cuya pendiente es constante e igual a 15°. Tomando en cuenta que la masa del trineo es 4 Kg, la de la niña 26 Kg y μc = 0.25. a) Calcula el trabajo realizado por la tensión de la cuerda luego de que recorre con velocidad constante una distancia x de 130 m a lo largo de la colina. b) Repite el cálculo anterior suponiendo que parte del reposo y al final de un recorrido similar su velocidad es 5 m/s

12) ¿Qué potencia (en HP) entrega el motor a un tractor de 3000 kg que parte del reposo y alcanza en 30 segundos una velocidad de 1,4 m/s? 13) Un caballo arrastra una carreta de 1.000 kg, por un camino horizontal, a lo largo de 50 m. La lleva desde el reposo hasta una velocidad de 6 m/s. La fuerza que hace el caballo, que es de 1500 N, forma un ángulo de 15º con la dirección de avance de la carreta. a) ¿Qué variación de energía cinética experimenta la carreta? b) ¿Cuánto vale el trabajo realizado por la fuerza que ejerce el caballo sobre la carreta? c) c) ¿Cuánto vale el trabajo de la fuerza de rozamiento carreta-piso?

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TRABAJO PRÁCTICO Nº 4: HIDROSTÁTICA 1) Obtener las siguientes presiones habituales en las unidades pedidas: a. Presión del aire de un neumático de auto, 26 libras/pulg2, en Pa y atmósferas b. Presión atmosférica normal, 1013 hPa en kgf/cm2. c. Presión sanguínea, 120 mmHg, en kgf/cm2 2) Calcula la presión que aplica un esquiador, de 70 kg de masa, sobre la nieve cuando calza unas botas cuya superficie es de 300cm2 cada una y cuando se pone unos esquís de dimensiones 190 x 12 cm. 3) Un cubo de madera de 10 cm de arista esta inmerso en un recipiente que contiene aceite y agua, teniendo la cara inferior situada a 2 cm debajo de la separación de los dos líquidos. Calcule la masa del cubo, sabiendo que la densidad del aceite es 0,6 g/cm3 y la del agua 1,0 g/cm3.

4) Un depósito cerrado contiene 60 cm de mercurio, 150 cm de agua y 240 cm de un aceite de densidad relativa 0,75, conteniendo aire el espacio sobre el aceite. Si la presión manométrica en el fondo del depósito es de 3 kgf/cm2, ¿Cuál es la lectura manométrica en la parte superior del depósito? Densidad del mercurio: 13,6 g/cm3; densidad del agua: 1000 Kg/m3. 5) Un iceberg de peso específico 0,912 gf/cm3 flota en el océano (1,025 gf/cm3), emergiendo del agua un volumen de 600 m3. ¿Cuál es el volumen total del iceberg? 6) Una piedra pesa 54 N en el aire y 24 N cuando esta sumergida en el agua. Calcular el volumen y la densidad de la piedra. 7) Un objeto de aluminio de densidad 2700kg/m3 y un volumen de 2 dm3 cuando es sumergido en un líquido pesa 12N. Calcular la densidad del líquido. 8) Calcula la presión que soporta un buceador sumergido a 20 m de profundidad en el mar, la densidad es de 1,025 gf/cm3. Considera la presión atmosférica de 1 atm por estar a nivel del mar.

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9) Calcula esa misma presión si esta a la misma profundidad pero ahora en un lago que esta a 3810 m sobre el nivel del mar. Densidad del agua dulce 1 gf/cm3. (10000m de altura del aire=1atm.) 10) En una piscina se encuentra flotando una balsa que tiene forma de un prisma de densidad relativa (al agua) de 0,3 y cuyas dimensiones son 120 cm de largo, 100 cm de ancho y 25 cm de alto. Determine a) La fuerza de empuje. b) La altura medida desde el fondo de la balsa a la que se encuentra la línea de flotación. c) El peso que debería colocarse sobre la balsa para que esta se hundiera 6 cm más. 11) Un elevador hidráulico consta de dos émbolos de sección circular de 3 y 60 cm de radio, respectivamente. ¿Qué fuerza hay que aplicar sobre el embolo menor para elevar un objeto de 2000 kg de masa colocado en el embolo mayor?

12) En el tubo en U de la figura, se ha llenado la rama de la derecha con mercurio y la de la izquierda con un líquido L de densidad desconocida. El líquido en la rama tiene una altura de 14 cm y la diferencia de altura entre las dos superficies del mercurio es de 2 cm tal como se indica en el dibujo que se adjunta. ¿Hallar la densidad del líquido desconocido?

13) Un tubo en U que está abierto en ambos extremos se llena parcialmente con agua. Después se vierte keroseno de densidad 0,82 g.cm−3 en uno de los lados que forma una columna de 6 cm de altura. Determine la diferencia de altura h entre las superficies de los dos líquidos. 14) ¿Qué longitud debe tener un tablón de madera de (7,5x30) cm2 de sección y de densidad relativa 0,8 (respecto del agua), para que cuando un niño de 45 kg se pare sobre él, se sumerja el tablón de manera que su cara superior quede a nivel del agua? 15) Para determinar la masa de una pepita de oro, se sumerge ésta en una probeta que contienen agua, observándose un aumento de 3,73 cm3 en la lectura de ella. Si la densidad del oro es 19,3 gr/cm3, ¿Cuál es la masa de la pepita de oro?

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TRABAJO PRÁCTICO Nº 5: HIDRODINAMICA 1) A través de un tubo de 8cm de diámetro fluye aceite a una velocidad promedio de 4m/s. ¿cuál es el flujo volumétrico en m3/s y en m3/h? 2) La velocidad de una corriente estacionaria es de 50 cm/s y su caudal de 10 l/s. ¿Cuál es la sección del tubo? 3) Calcular el volumen de agua que pasa en 18 s por una cañería de 0,5 pulg. de diámetro si la velocidad de la corriente es de 40 cm/s. 4) Una tubería de 15cm de diámetro transporta 80lit/s. La tubería se ramifica en otras dos, una de 5cm de diámetro y la otra de 10cm de diámetro. Si la velocidad en la tubería de 5cm es de 12m/s. ¿Cuál es la velocidad en la tubería de 10cm? 5) El caudal de una corriente estacionaria es de 600 l/min. Las secciones de la tubería son de 5 cm ² y 12 cm ². Calcule la velocidad de cada sección. 6) Por un tubo de 15 cm ² de sección sale agua a razón de 100 cm/s. Calcule la cantidad de litros que salen en 30 minutos. 7) Por una manguera de 1,5 pulgada de diámetro fluye gasoil a una velocidad de 5cm/s, ¿cuál es el gasto en galones por minuto? (1 galón= 3,78 lts). ¿Qué tiempo se requiere para llenar un tanque de 200 lts? 8) Un tubo que conduce un fluido incompresible cuya densidad es 1,30 x 103 kg/m3 es horizontal en h0=0. Para evitar un obstáculo, el tubo se debe doblar hacia arriba, hasta alcanzar una altura de h1= 1 m. El tubo tiene área transversal constante. Si la presión en la sección inferior es de P0= 1,50atm. Calcular la presión P1 en la parte superior. 9) Por un orificio sale agua a razón de 180 l/min. Si se mantiene constante el desnivel de 30 cm entre el orificio y la superficie libre del líquido, ¿cuál es la sección del orificio? 10) En un deposito de agua se practica un orificio, 200 cm por debajo del nivel superior, para colocar una canilla de ½ pulgada de modo que permita controlar la salida de agua. Calcule la velocidad de salida del líquido con el tanque lleno. Si luego de un tiempo el nivel superior de agua se encuentra a 45 cm por arriba de la canilla, calcule porcentualmente la diferencia de velocidad en la salida del líquido. 11) El agua fluye con una velocidad de 50 m/s a través de una abertura que se encuentra en el fondo de un tanque en el que el líquido tiene una profundidad de 4m. Calcule la velocidad con que sale el agua si se le adiciona en la superficie una presión de 50 kPa. 12) Un tubo horizontal tiene, en el punto 1 un diámetro es de 6 cm, mientras que en el punto 2, es de sólo de 2cm. En el punto 1, v1 = 2 m/s y P1 = 180 kPa. Calcule v2 y P2.

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13) Un tubo tiene un diámetro de 16 cm en la sección 1 y 10 cm en la sección 2. En 1, la presión es de 200 kPa. El punto 2 está 6m más alto que el punto 1. Si un aceite de densidad 800 kg/m3 fluye con una velocidad de 0.03 m/s, encuentre la presión en el punto 2 si los efectos de la viscosidad son despreciables. 14) A partir del grafico desarrolle los procedimientos analíticos para obtener la fórmula que me permita calcular la velocidad en el punto 1

15) Por un tubo de Venturi que tiene un diámetro de 20 cm en la sección de entrada y de 10 cm en la sección mas angosta, circula gas oil (0,82 gf/cm3). La diferencia de presión, medida en el aparato, entre la sección y la garganta es de 0,3 Kpa/cm3. Calcular el caudal que circula en este dispositivo.

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TRABAJO PRÁCTICO Nº 6: ELECTROSTATICA 1) ¿Cuántos electrones tiene un objeto que tiene una carga de -10 C? 2) Dos cuerpos que tienen una carga de 1C se repelen en el vacío con una fuerza de 1000N ¿A que distancia se encuentran el uno del otro? 3) Dos cargas eléctricas iguales, situadas en el vacío a 0,2 mm de distancia, se repelen con una fuerza de 0,01 N. Calcular el valor de las cargas. 4) Halla la carga de una pequeña esfera de 0,1 g que permanece suspendida en el aire en una región en la que existe un campo eléctrico de 1000 N/C vertical hacia abajo. 5) Hallar el valor de la carga q de una partícula tal que colocada a 1 m de otra, cuya carga es de 2.10-8 C, la atrae con una fuerza de 2 N. 6) Tres cargas puntuales de +2, +3, +4 µC, están situadas en los vértices de un triangulo equilátero ABP, que tiene 10 cm de lado. Hallar la resultante R aplicada en la carga de +4µC. 7) Sobre una carga positiva de 2x10-6C situada en cierto punto de una región del espacio en la que existe un campo eléctrico se ejerce una fuerza de 20 N ¿Cuál es la intensidad del campo eléctrico en ese punto? 8) Se tiene una carga eléctrica de 3µC situada en el vacío. Calcular: a) El campo eléctrico en un punto que dista 3 cm de la carga. b) La fuerza que actuaría sobre una carga de 0,1 µC situada en ese punto. 9) Entre dos placas metálicas planas, separadas por una distancia de 4 mm, se establece una diferencia de potencial de 220V. Hallar a) el valor del campo eléctrico entre las dos placas. b) el nuevo valor del campo eléctrico entre las placas cuando la diferencia de potencial entre ellas se reduce a la mitad. 10) En los vértices de un cuadrado, de lado 1 m, se colocan cargas eléctricas de valor: q1= 1 µC; q2= 2 µC; q3= 3 µC; q4= 4 µC. Encontrar el valor del campo eléctrico en el centro del cuadrado 11) Una carga puntual de -6 nC está situada en el punto (3,0) cm del plano cartesiano. Una segunda carga puntual de +8 nC se encuentra en el punto (0,-6) cm. Calcular: a) la intensidad del campo eléctrico resultante en el origen de coordenadas. b) La fuerza eléctrica sobre una carga de 5 nC situada en el punto (0,0). 12) Dos cargas puntuales, iguales, están suspendidas de un mismo punto mediante hilos de un metro de longitud cada uno. Determinar la carga que ha de poseer cada una de ellas para que el hilo forme un ángulo de 30º con la vertical. Masa q= 10g.

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13) En el sistema de cargas representadas, se sabe que las cargas colocadas en B y C se repelen con una fuerza de 1.8 N. y que la fuerza eléctrica neta en la carga colocada en B es cero. ¿Determinar valor y signo de la carga Q?

14) Calcular la intensidad del campo eléctrico y el potencial del punto medio entre dos cargas separadas 6 m en el aire cuando las cargas son. a) +10-8 y – 10-8 C b) +10-8 y +10-8 C c) +10-8 y -10-9 C d) Hallar la fuerza ejercida sobre una carga de -10-6 C situada en el punto medio de las cargas del apartado a)

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TRABAJO PRÁCTICO Nº 7: ELECTRODINÀMICA 1) Una bobina cuya resistencia es de 2 Ω, se conecta en un circuito en paralelo con otra de 4 Ω, por ésta última pasan 5 A, se pide: a) Calcule la diferencia de potencial en toda la combinación. b) Calcule la corriente que circula en la bobina de 2 Ω. 2) Determinar el número de resistencias de 80 Ω que son necesarias colocar en paralelo para que circule 5 A por una linea a100 V. 3) Seis pilas AA se conectan en serie con una resistencia de 3 Ω. Se sabe que la fem de cada pila es de 1,5 V. Calcule la corriente y diferencia de potencial entregado. 4) En los siguientes circuitos determinar la intensidad de corriente y la caída de potencial Vab y Vcb a

c

a

b

b

c

5) Se asocian en paralelo tres resistencias de 40, 60 y 120 Ω, y el conjunto se conecta en serie con otras dos resistencias de 15 y 25 Ω. Todo el circuito se alimenta mediante una fuente de 120 V de tensión. Hallar: a) la intensidad de que circula por la resistencia de 25 Ω, b) la caída de tensión en el grupo en paralelo, c) la caída de tensión en la resistencia de 15 Ω, d) la intensidad de corriente por la resistencia de 40 Ω. 6) Supongamos que las resistencias conectadas en paralelos en la figura tienen los valores siguientes: R1=20  R2=R3=120 a) ¿Cuál es el valor de la resistencia equivalente del circuito? b) Considerando que la tensión establecida por la batería sea 12V, calcula la corriente que pasa por cada una de las resistencias? c) ¿Cuál es el valor de la corriente total proporcionada por la batería?

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7) La popular “anguila eléctrica” es capaz de aplicar una descarga con un voltaje de 60 V y una corriente de 16 A, durante 5 milisegundos. En cada célula de este pez existe una diferencia de potencial de aproximadamente 100 mV. Por lo general, este pez aplica una serie de descargas sucesivas, con una frecuencia media de 75 descargas por segundo. Calcular: a) ¿Cuántas células del pez, están conectadas en serie para proporcionar el voltaje que es capaz de aplicar? Sol: 600 cel b) ¿Cuál es la energía que el pez transfiere a la “victima” en cada segundo? Sol: 360 J c) ¿Cuántos focos de 60 w, 60 v podría mantener encendidos este pez? Sol: 6 focos 8) Considere para el circuito mostrado en la figura de este problema, los siguientes valores: Bateria B1 (conjunto) Bateria B2 Motor Foco L Reostato

g1=10 V g2=2 V g3=4 V R1= 5  R2= 3 

Calcule: a) Las lecturas en el amperímetro y en el voltímetro b) La diferencia de potencial VAB recorriendo el circuito en el sentido de la corriente c) Repita el cálculo de VAB recorriendo el circuito en el sentido contrario al de la corriente. 9) En el siguiente grafico, las resistencias tienen los valores R1= 10 R2= 18 . Sabemos que la batería establece en el circuito una diferencia de potencial VAB= 24V. a) Cual es el valor de la resistencia equivalente de la conexión? b) Cual es la intensidad de corriente que pasa por R1 y R2? c) Cuanto vale la caída de potencial VAB

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10) En un calentador eléctrico se encuentran las siguientes especificaciones del fabricante: 960W, 120 V a) suponiendo que el calentador esta conectado al voltaje adecuado, que corriente pasa a través de el? b) Cuanto vale la resistencia eléctrica de este calentador? 11) El llamado “calefón eléctrico” tiene una resistencia de 20 Ω, y se fabricó para utilizarse con voltaje de 110 V. Para obtener la misma potencia en la red usada en Argentina (220 V), que resistencia debería utilizarse?

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TRABAJO PRÁCTICO Nº 8 DILATACIÓN – CALORIMETRÍA - CONDUCCIÓN 1) La temperatura normal del cuerpo humano es de 36,5 °C, expresarla en escala Fahrenheit y grados absolutos. 2) Un eje de acero tiene un diámetro de 10 cm a 30 ºC. Calcular la temperatura necesaria para que encaje perfectamente en un agujero de 9,997 cm de diámetro que se encuentra en una barra del mismo material. El coeficiente de dilatación lineal del acero es 11 x 10-6 ºC-1 3) El coeficiente de dilatación lineal del vidrio vale 9 x 10-6 ºC-1. ¿Qué capacidad tendrá un frasco de vidrio a 30 ºC, si su valor a 10 ºC es de 50 cm3? 4) Una vasija de vidrio se encuentra llena con 1l de terpentina a 30 ºF. Hallar el volumen de líquido que se derrama, si el conjunto se calienta a hasta 86 ºF. El coeficiente de dilatación lineal del vidrio es 9 x 10-6 ºC-1y el de la dilatación cúbica de la terpentina es de 97 x 10-5 ºC-1 5) Una barra metálica A, con 30 cm de longitud, se dilata 0,075 cm en cuanto su temperatura aumenta de 0 ºC a 100 ºC. Otra barra B, de un metal diferente y de la misma longitud que A, se dilata 0,045 cm cuando sufre la misma elevación de temperatura. Una tercera barra, también de 30 cm de longitud, se construyen con pedazos de longitudes lA y lB de las barras A y B. Esta barra se dilata 0,065 cm para una elevación de temperatura de 100 ºC. Determinar los valores de lA y lB 6) En un calorímetro ideal que contiene 300g de agua a 20°C se introduce un cuerpo de calor específico desconocido que se encuentra a una temperatura de 100°C y tiene una masa de 800g. si la temperatura a la que se establece el equilibrio térmico es 40°C, calcular el calor especifico del cuerpo. 6) Un calorímetro de latón pesa 400g y contiene 500g de agua a 20°C. Se introducen 300g de plomo que se halla a 25°C y 400g de hierro a 100°C. ¿Cuál será la temperatura final de equilibrio? claton= 0,094; chierro=0,11; cplomo=0,031 en cal /g °C 7) Para determinar el calor específico de una fundición de 50kg se la calienta hasta 500°C y luego se la introduce en un tanque que contiene 400kg de aceite a 25°C(c aceite 0,5 kcal/kg °C ). Si la temperatura final es 38°C, ¿cuánto vale el calor específico de la fundición? 8) Dos cubos de igual volumen, uno de cobre y otro de hierro, se calientan produciendo en cada uno un aumento de 50°C en sus respectivas temperaturas (densidad del hierro 7,8 g/cm3, densidad del cobre 8,3 g/cm3). a) ¿Cuál absorbe mayor calor?, b)¿Qué relación hay entre las cantidades de calor absorbidas? 9) Un calorímetro de cobre de 80 g contiene 62 g de un líquido a 20 °C. En el calorímetro es colocado un bloque de aluminio de masa 180 g a 40 °C. Sabiendo que la temperatura de equilibrio térmico es de 28 °C, determine el calor específico del líquido. Considere: c Cu = 0,092 cal /g °C y c Al = 0,217 cal /g °C. 18


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10) Un recipiente, cuya capacidad térmica es igual a 20 cal/ºC, contiene 100 gr. de un líquido determinado. El conjunto es calentado hasta una temperatura de 75 ºC, y luego, colocado en el interior de un calorímetro de capacidad térmica igual a 80 cal/ºC, que se encuentra a 20 ºC y contiene 300 gr. de agua a esta misma temperatura. Se observa una temperatura final de 25 ºC. Determine el calor específico del líquido considerado. 11) Un joyero vendió un anillo que dijo contener 9 g de oro y 1 g de cobre. Se calienta el anillo a 500 °C (temperatura inferior a la temperatura de fusión del oro y del cobre). Se introduce el anillo caliente en un calorímetro con agua, cuya capacidad calorífica es 100 cal / °C y cuya temperatura inicial es 20 °C; se constata que la temperatura en el equilibrio térmico es de 22 °C. Los calores específicos del oro y del cobre son 0,09 y 0,031 cal /g °C, respectivamente. Determine las masas del oro y del cobre en el anillo. 12) Un bloque metálico recibe un flujo de calor constante, proveniente de una fuente térmica, durante 5min. La misma masa de agua, recibiendo el mismo flujo de calor durante 10min, sufre una variación de temperatura igual a la mitad de la que experimenta el bloque. Calcula el calor específico del metal. 13) Sea un calorímetro de agua de capacidad térmica 50 cal / °C. Tomamos un pedazo de hierro con masa de 70 g; lo calentamos en un reservorio lleno de vapor de agua en ebullición, lo introducimos seguidamente en el calorímetro que contiene 412 g de agua a la temperatura de 12,4 °C. Sabiendo que la temperatura final del sistema fue de 13,9 °C. Determine el calor específico del hierro. 14) El calor de combustión de la nafta es 11 x 103 cal /g. ¿Cuál es la masa de nafta que debemos quemar para obtener 40 x 107 cal? 15) ¿Qué cantidad de vapor de agua a 140°C debe mezclarse con 200g de hielo a -20°C para que la temperatura de equilibrio sea 30°C? 16) Calcular la cantidad de calor por unidad de tiempo que se pierde en una habitación, que se mantiene a una temperatura de 28ºC, por una ventana de vidrio de 1,5 mt de ancho por 1,1 mt de alto y 3 mm de espesor si la temperatura exterior es de 3 ºC. (kvidrio= 0,0025 cal/seg.cm.°C) 17) ¿Qué cantidad de calor hay que suministrarle a 10g de hielo a -20°C para transformarlo en vapor a 130°C, suponiendo despreciables las pérdidas? L fusión hielo = 3,34.105 J/kg L vapor = 2,26.106 J/kg c hielo =2,09.103 J/kg °K c agua = 4,18.103 J/kg c vapor = 2,09.103 J/kg °K 18) Una estufa secadora de tabaco construida con ladrillos colorados comunes tiene las siguientes dimensiones: Frente: 4m; Largo: 6m; Alto: 8m. Durante el proceso de secado seguirá las siguientes variaciones de temperatura de bulbo seco: Amarillamiento: 48hs a 35°C, Fijación del color: 72hs a 55°C, Secados varios: 24hs a 70°C Calcula la pérdida de calor por las paredes, teniendo en cuenta que la temperatura ambiente máxima es de 33°C y la mínima es de 10°C, el espesor del ladrillo es de 15cm y el coeficiente de conductibilidad del ladrillo es 0,0015cal/cm.s.°C.

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TRABAJO PRÁCTICO Nº 9: TERMODINÁMICA 1) Un gas ideal está encerrado en un cilindro con un émbolo movible sobre él. El émbolo tiene una masa de 8000 gr. y un área de 5 cm2 y está libre para subir y bajar, manteniendo constante la presión del gas. ¿Cuánto trabajo se realiza sobre el gas cuando la temperatura de 0.2 mol del gas se eleva de 20°C a 300°C? 2) Un gas se comprime a una presión constante de 0.8 atm de 9 L a 2 L. En el proceso, 400 J de energía salen del gas por calor. (a) ¿Cuál es el trabajo realizado sobre el gas? (b) ¿Cuál el cambio en su energía interna? 3) Calcular el trabajo de expansión de un gas desde un volumen inicial de 3 l a 20 atm, hasta un volumen final de 24l, permaneciendo constante la temperatura del sistema. 4) Un gas se encuentra a una temperatura de 35ºC y 1,1 atm de presión. Calcular que presión se logrará si se triplica el volumen y la temperatura llega al doble. 5) Un mol de un gas ideal hace un trabajo de 3000 J sobre los alrededores al expandirse isotermicamente a una presión final de 1 atm y a un volumen final de 25 lts. Calcular: a) el volumen inicial, b) la temperatura del gas 6) Una bala de plomo de 3 gr. a 30°C es disparada a una velocidad de 240 m/s en un gran bloque de hielo a 0°C, en el que queda incrustada. ¿Qué cantidad de hielo se derrite? 7) Un cilindro con un volumen de 0,1 m3 contiene gas de helio a una presión de 150 atm. ¿Cuántos globos se pueden inflar si cada globo lleno es una esfera de 30 cm de diámetro y a una presión absoluta de 1,2 atm, considerar el proceso a Tº Cte. 8) Una muestra de un gas ideal de 1 mol se lleva a través de un proceso termodinámico cíclico. El ciclo consta de tres partes, en la primera realiza una expansión isotérmica, seguida de una compresión isobarica, para finalizar con un aumento de presión a volumen constante. Si T =300 ºK, Pa= 5 atm, Pb=Pc= 1atm, determine el trabajo realizado por el gas durante el ciclo. Realice el diagrama 9) Se comprime adiabaticamente un volumen de 22,4 l de Nitrógeno gaseoso a 0ºC y 1 atm hasta 1/10 de su volumen inicial. Hallar: a) presión final b) temperatura final 10) Una muestra de un gas ideal pasa por el proceso que se muestra en la figura. De A a B, el proceso es adiabático; de B a C es isobárico con 100 kJ de energía entrando al sistema por calor. De C a D, el proceso es isotérmico; de D a A, es isobárico con 150 kJ de energía saliendo del sistema por calor. Determine el trabajo total realizado por el gas.

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TRABAJO PRÁCTICO Nº 10: OPTICA 1) El año luz es una unidad que sirve como medida de longitud en astronomía. Se lo define como la longitud recorrida por un rayo luminoso en un año. Exprese un año-luz en km. 2) Si el ángulo límite de una sustancia es de 42° respecto al aire, ¿cuál es el índice de refracción? 3) Tomando como índice de refracción del agua 4/3, calcular el ángulo límite. 4) Se sabe que el índice de refracción del agua respecto del aire es de 1,3. Si el ángulo de refracción es de 20°, ¿cuál será el ángulo de incidencia? 5) La potencia de una lente es de 0,4 dioptrías, ¿a qué distancia de la misma estará colocado un objeto si la imagen se forma a 12 cm de la lente? 6) Realice gráficamente la imagen de un objeto cuya distancia a una lente convergente es mayor que la distancia focal. Trace la marcha de rayos que indique las propiedades de la imagen. 7) Calcular la distancia focal de una lente divergente cuya potencia es de -4 dioptrías. 8) Frente a una lente convergente de 20 cm de distancia focal y sobre su eje se coloca un objeto, calcular la distancia objeto para que la distancia imagen sea el doble. 9) La potencia de una lente convergente es de 5 dioptrías. ¿A qué distancia de la misma lente se formará la imagen si el objeto se coloca a 30 cm de la misma? 10) ¿A qué distancia de una lente divergente, cuya distancia focal es de 12 cm, debe colocarse un objeto para que la imagen esté al doble de la distancia objeto-imagen? 11) Los radios de curvatura de una lente biconvexa son de 18 y 20 cm. Sabiendo que cuando un objeto se sitúa a una distancia de 24 cm de la misma se forma una imagen real a 32 cm de ésta, calcular: a) distancia focal y b) el índice de refracción de la lente. 12) Los radios de curvatura de una lente convexo-cóncava son de 3 y 4 cm respectivamente. El índice de refracción de la lente es igual a 1,6. Determinar: a) Distancia focal y b) el aumento de la imagen cuando el objeto está situado a 28 cm de la lente

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Guia de TP 2012 Ing Agronica  

Guia a usar en el periodo 2012