Fsica II

wwAO DE LA INTEGRACIN NACIONAL Y EL RECONOCIMIENTO DE NUESTRA DIVERSIDAD

Correccin de examen

CTEDRA: FSICA IICATEDRTICA: Ing. Cesar Limas AmornESTUDIANTE : Balbn Chuquillanqui Yulisa Fernndez Panez Evelyn Guevara Bernaola Beliza Nonalaya Camarena Katherin Yauri Cantorin Fiorela Ana

Hyo Per- 2012-SEMESTRE: III

PROBLEMA 1

Un par trmico indica una temperatura de -187C, luego se observa un incremento de temperatura de 1220 F cul ser la temperatura final en grados kelvin?

Datos:

?Solucin:

Respuesta

PROBLEMA 2

Una barra de cobre y otra de acero sufren los mismos cambios de temperatura. A 0C la barra de cobre tiene una longitud Lc y la de acero una longitud La. Cuando las barras se calientan o se enfran, se mantiene una diferencia de 5 cm entre longitudes. Determine los valores de Lc y La. Coeficiente de dilatacin Cu: 17x10-6 y del acero = 12x10-6.

Datos:

Lc

La

Solucin:

L= L0. T.

LC .17.10-6. T = LA. 12. 10-6. T

Respuesta

PROBLEMA 3

En un calormetro cuya temperatura inicial es 70 C se introduce 50g de agua a 50 C. Cuando el sistema llega al equilibrio, la temperatura es de 60C. Luego se agrega 1000g de hielo a -20C y se espera que el sistema llegue nuevamente en equilibrio. Entonces, se reduce la masa de hielo a la mitad haciendo pasar una corriente por una resistencia ubicada dentro del calormetro. a) Halle el Ce del calormetro J/kg.K

Datos:Inicialmente: Luego se agrega: Lo cual se funde 500g de hielo. Solucin: Inicialmente:

SOLUCION:

PARA EL HIELO:

Respuesta

PROBLEMA 4Aproximadamente, Cunto tiempo deben tardar en fundirse 18kg de hielo a 0 C cuando se colocan con extremo cuidado en una hielera de estirofoam de dimensiones 30x20x50 cm, cuyas paredes tienen 2.0 cm de espesor?. Suponga que la conductividad de dicho material es igual a la del aire (0.023 W/m.K) y la temperatura exterior es de 23 C.

Datos: Tiempo= t = ? Solucin:

x10-2)

x10-2x10-2

x103

Respuesta t = 8.5 das

PROBLEMA 5Un extremo de una varilla metlica aislada se mantiene a 100C, y el otro extremo a 0C en contacto con una mezcla de hielo-agua. La varilla tiene 40 cm de longitud y un rea transversal de 0,75 cm2. El calor conducido por la varilla funde 3g de hielo en 5 min. Calcular a) El gradiente trmico a lo largo de la varilla, considerando que este es uniforme. b) La cantidad de calor conducida por la varilla. c) La conductividad del metal. d) Si el extremo est a 100C y en contacto con vapor Qu cantidad de vapor se condensa en los 5 min sealados?

Datos:

Solucin:

-------------- (1)

(2)

Igualando (1) y(2):

RESPUESTAS:a)

b)

c)

d)

PROBLEMA 1

La temperatura del hielo seco (en su temperatura de sublimacin normal) es de -109 F y la temperatura de etano es de 88 C. Ambos sufren un incremento de temperatura de 120 K Cul de las sustancias tendr mayor temperatura luego de la variacin observada?Datos:Hielo seco:

Etano:

Solucin: Hielo seco:

Etano:

Respuesta

Se compara las temperaturas finales; por lo tanto se tiene:

PROBLEMA 2

Encontrar el cambio de rea de una esfera de acero de 25,0 centmetros de dimetro, cuando se calienta de 25 a 150 C

Datos:

Solucin:

Fsica II

Fsica II

ING.M. Sc. LIMAS AMORN Csar

ING.M. Sc. LIMAS AMORN Csar

Respuesta

PROBLEMA 3

Cuando 1.81 Kg de latn de 212F se echan en 4.53 Kg de agua a 5C la temperatura resultante es de 514.61 R. Determinar la capacidad calorfica especifica del latn en J/ kg.

Datos:

Solucin:

Respuesta

PROBLEMA 4

Una plancha de vidrio que tiene un rea de y un espesor de 0.5cm separa dos baos de agua, uno a 0C y el otro a 30C. Que cantidad de calor (Kcal)se pierde por minuto a travs de la plancha?

Datos:plancha de vidrio

Solucin:

O

Respuesta

PROBLEMA 5Un cierto motor Diesel consume 10kg de fuel-oil por hora. El calor de combustin del aceite es 11000kcal/kg. El rendimiento total del motor es de 30%.

a) Cuntas kcal/h se convierten en trabajo mecnico?b) Cuntas kcal se disipan?c) Qu potencia desarrolla el motor en kW?

Datos:Masa de consumo: Calor de combustin: Rendimiento del motor:

Solucin:

a) b) Energa que disipa:

c)

Respuesta

PROBLEMA 6Los estudiantes de un laboratorio de fsica van determinar experimentalmente el calor especfico del cobre. Calientan una bala de cobre de 0,150kg, hasta 100C y luego, cuidadosamente ponen la bala dentro del vaso de un calormetro que contiene 0,200kg de agua a 20C. La temperatura final de la mezcla es de 25C. Si el vaso de aluminio tiene una masa de 0,037kg Cul es el calor especifico del cobre? (Considere que no hubo perdida de calor).

Datos:

Bala de cobre:

Calormetro:

Solucin:

Respuesta

PROBLEMA 7

Un tcnico agropecuario construye una pared hacia el exterior coloca una lmina de madera (k= 0.08w/mk) de 2 cm de espesor y hacia el interior una capa de espuma aislante (k=0.01w/mk) de 3.5 cm de espesor. La temperatura de la superficie interior es de 19 C, y la exterior es de -10C. Calcular:a) La temperatura en la unin entre la madera y la espuma.b) MADERAK= 0.08w/mk = 2 cmT= 19 CLa razn de flujo de calor por m2 a travs de esta pared.Datos:Madera:K= 0.08w/mk = 2 cmT= 19 CEspuma aislante:

ESPUMA AISLANTEK= 0.01 w/mk =3.5 cmT= -10CK= 0.01 w/mk =3.5 cmT= -10CSolucin:

a)

b)

Respuesta

PROBLEMA 8

Una hoja de 40 de rea y masa igual a 4,5 x Kg est directamente al sol en un da despejado. La hoja tiene una emisividad de 0,85 y un calor especifico de 0,80 Kcal/KgC. Calcular:a) La razn de aumento de temperatura de la hoja.b) La temperatura que podra alcanzar la hoja si perdiera todo su calor por radiacin, si los alrededores se encuentra a 20CDatos: 0,85 Solucin:

Respuesta

L = Lo. . TPROBLEMA 1Las vas de un ferrocarril se tienden cuando la temperatura es de 00C en ese caso la longitud normal de un tramo de rieles es de 12 m Qu espacio o junta de dilatacin debe dejarse entre rieles para que no exista una comprensin cuando la temperatura es de 400C?

Datos:Dilatacin Lineal:To = 0CLo= 12.0 m = 12 x 10-6 C -1

Respuesta

PROBLEMA 2

Un calormetro de 50 g de cobre contiene 250g de agua a 200C.Calcular la cantidad de vapor que se debe condensar en el agua para que la temperatura del agua llegue a 500C.

DatosCalormetro (Cu) AguaTe=50Cm= 50gm = 250gTo=20CTo= 20C

CUERPOS FRIOSCUERPOS CALIENTES

Calormetro H2OVapor

Se cumple:-Qc = Qg

RespuestaFormula: g.

PROBLEMA 3

a) Una persona de 80Kg intenta bajar de peso subiendo una montaa para quemar el equivalente a una gran rebanada de un rico pastel de chocolate (700 Cal alimenticias) A que altura debe subir?

Datos:Persona: 80 kgPastel de chocolate = 700cal

Convertimos 700 cal a joule:

Hallando la altura a partir de la energa potencial

Respuesta

DATOS:Energa consumida = 150WCalor de Combustin del pan = 8000cal/g.25% energa del alimento = trabajo tilb) Otra persona consume energa a razn de 150W durante su combustin del pan es de 8000cal/g. Considere que el 25% de la energa liberada del alimento se aprovecha como trabajo til.

Convirtiendo de segundos a horas:

Respuesta

g de pan para trabajar una hora.

PROBLEMA 4El techo de un camin que transporta alimentos a baja temperatura es un rectngulo de 5m de largo,1,80 de altura y 2m de ancho, fabricado de un material aislante cuyo espesor es de 45mm y su conductividad trmica k=0,05W/mk. En condiciones normales dicha superficie recibe un flujo de radiacin solar Gs=299 W/m2, estando en el aire circundante .Determine la gradiente de temperatura y la variacin de temperatura que el camin sufre.

Datos:

45mm5m

2m1.8m

Gradiente de temperatura= ?Variacin de Temperatura = ?

Hallando la gradiente de temperatura:

Respuesta

Hallando la variacin de la temperatura: T = 269,1

10-2 = 269,1 K

PROBLEMA 1 Un gas tiene el siguiente comportamiento en un proceso poliprtico:

V(L)1.971452

P(ctm)7.131.573.873.8

Determine el valor de r y calcular la presin cuando el volumen es de 80L

SOLUCIN:

hallando r:

Respuesta

Datos corregidos:

V(L)1.97145280

P(ctm)5.629.772.1386.7671.3

PROCESO POLIPROTICO

P(ctm)

V(L)

PROBLEMA 2:

Se tiene una masa de de acido sulfhdrico y ioniza en iones Y iones sulfuros. Determine la carga de cada ion en coulomb.

SOLUCIN:

Respuesta

PROBLEMA 3:

Se tiene dos cargas +q y +4q separadas una distancia d en la recta que las une se ubica una tercera carga, de tal manera que dicha condicin el sistema est en equilibrio. Calcular el signo, la magnitud y la posicin de esta tercera carga. Inicialmente el sistema est en equilibrio.

q1 +q0 -q2 +E01E02dd-xx

Respuesta

PROBLEMA 4:

Se tiene tres cargas puntuales como se muestra en la figura: C ; ; . Calcular la fuerza resultante que acta sobre .

Q3+Q2+Q1+5cm3cm4cmF13F23

PARA HALLAR LA RESULTANTE:

Respuesta

PROBLEMA 5:Dos cargas puntuales estan situadas respectivamente, en los puntos A y B de una recta horizontal separadas 20 cm.a) Razonar como varia el campo electrosttico entre los puntosa ay b y representar grficamente dicha variacin en funcin de de la distancia ab) Existe algn punto en la recta que contiene a las cargas en el campo sea cero? en caso afirmativo, calcular su posicin.c) Graficar el vector resultante y dar el resultado vectorial.

SOLUCIN:

a) El campo elctrico entre los puntos A y B no entran de positivo a negativo como se dara en el caso si fuera una carga positiva y la otra negativa, aqu el campo de A vara al ser positivo.

BA

+

b) si existe un punto donde en la recta donde el campo es cero .

ABXd1d2

C)

AB20cm+++++++

Respuesta

PROBLEMA 6:

Dos cargas q1= 2 x10-6 C y q2= -4X10-6 C estn fijas en los puntos P1(0,2)m y P2 (0,1)m, respectivamente.a) Dibuja el campo elctrico producido por cada una de las cargas en el punto O(0,0)m y el punto P(1,2)m y calcular el campo elctrico total en el punto P.b) Calcular el trabajo necesario para desplazar una carga q=-3x10-6 C desde el punto P y explicar el significado fisca de dicho trabajo.

-q3 (0,0)P (1,2)-q2 (1,0)q1 (0,2)EPq2EPq1EREOq2EOq1ERSOLUCIN:

Hallando el campo elctrico total en el punto P

b) Calculando el trabajo

EPq2EREOq2ER-q3 (0,0)P (1,2)2EOq1EPq151/21

Respuesta

El trabajo es entrante en el punto P, se necesita 0,135J (magnitud fsica) de trabajo para poder trasladar la carga desde el punto q3 hasta el punto P

PROBLEMA 1:

Dos cargas puntuales iguales estn separadas por una distancia d. a) es nulo el campo elctrico total en algn punto? Si es as, Cul es la posicin de dicho punto? b) repetir el apartado anterior suponiendo que las cargas fueran de distinto signo.

q1 +q0 -q1+E01E02dd-xx

Respuesta

b)

dd-XX dd-XX

PROBLEMA 2: CALCULESEa) d= 0,3mq1=5x10-9CLa intensidad del campo elctrico E en el aire a una distancia de 30cm de una carga puntual q1=5x10-9C

b) L a fuerza sobre una caga q2= 4x 10-10C colocada a 30 cm de q1

q2= 4x 10-10Cd= 0,3mq1=5x10-9CFq1q2

c) L a fuerza sobre una caga q3= 4x 10-10C colocada a 30 cm de q1(en ausencia de q2)

d= 0,3mq1=5x10-9Cq3= 4x 10-10CFq1q3

PROBLEMA 3:

Se tiene dos cargas puntuales en el punto e coodenadas (0,2) y en el punto de coordenadas (0,-4) (en metros)a) Hacer un esquema de las cargas y calcular el campo elctrico en el punto de coordenadas (0,0)b) Calcular el campo elctrico en el puno de coordenadas (0,5)c) Calcular el potencial elctrico en el punto (0,0)y en el (0,5)

a)

q2=-8nCEQq2+-QEQq1q1=3nC

b)

+-Qq2=-8nCq1=3nCc)

PROBLEMA 4:

Tres cargase estn colocadas sobre tres esquinas de un cuadrado como se muestra en la figura .cada lado del cuadrado es 30cm .calclese en la cuarta esquina cul sera la fuerza sobre una carga de situada en la esquina vacante ?Dar las respuestas en forma vectorial.

-5uC8uC

+--

E5

-4uC

E8

E4

FORMA ESCALAR

FORMA VECTORIAL

Respuesta

PROBLEMA 1:La relacin de la presin de vapor de los lquidos se refleja en la ecuacin de classius y clapeyron:

TC1013172025

PmmHg9.2111.231.5317.5423.73

Determine la pendiente A y grafique la presin segn los datos mostrados para una temperatura de 45C.

T K28328629029325

PmmHg9.2111.231.5317.5423.73

Hallando la pendiente M:

314.105

Respuesta

Hallando l :

Datos corregidos:T K28328629029325

PmmHg9.2211.2314.5117.523.72

PRESIN DE VAPOR

PROBLEMA 2:

Cul es la carga total de los elctrones en 5mg de Ba+2?

Respuesta

PROBLEMA 3:

En el modelo total de los electrones en 5mg de q= - e en una rbita de radio 5.3x m. La atraccin del aporta la fuerza centrpeta necesaria para mantener al electrn en la rbita. Encuntrese.a) La fuerza de atraccin elctrica entre las partculas y

b) La rapidez del electrn.Fcen

R

Fc=Fcen

Datos:R=5.3x

a)

b)

Respuesta

a) b)

PROBLEMA 4:Se tienen tres cargas puntuales como se muestra en la figura: Q1 =(25/36)10-.4C;Q2=4.10-5 Y Q3=4.10-4 calcular la fuerza resultante que acta sobre Q 3

Q0 (-2, 2,2)Z

Q0 (0, 3,3)

Y

X

Q1 (2, 0,-2)

A)

B)

C)

PROBLEMA 1:Dados los siguientes datos experimentales para el secado de una plancha de pulpa de papel comprimido. La velocidad de secado R, est expresado en Kg agua /h.m2. Luego el contenido de agua libre W en Kg agua. Determine grficamente la ecuacin emprica que se representa estos datos.R x 10-12.872.792.482.241.921.501.381.05

W1.511.471.301.120.910.670.550.4

Solucin:

Determinando la pendiente:

Grficamente:

Hallando b:

RespuestaEcuacin linealizada Grficamente:

PROBLEMA 2:Un tiene el siguiente comportamiento en un proceso politrpico: V (L)1,971452

P(atm)7,131,573,8355

Determine el valor de r y calcular la presin cuando el volumen es 80L grficamente.

SOLUCIN:

Hallando r:

Tomando:,,

Del cual se tiene el valor de r: r = 2,463ECUACIN CORREGIDA

DATOS CORREGIDOS:

V (L)1,971452

P(atm)5,59529,69772,118Respuesta386,798

CALCULANDO LA PRESIN CUANDO EL VOLUMEN ES 80L

PROCESO POLIPROTICO

PROBLEMA 3:Se tiene los datos de la presin y la altura en diferentes lugares sobre el nivel del mar; la ecuacin que se adapta a estas variaciones es:

P(mmHg)760674.8599.3532.2515.9

Y(m)01 0002 0003 0003 260

Graficar estos datos P vs Y en el papel respectivo y determine la presin a 3200msnm.

Solucin:

Hallando pendientes:

Hallando P0:

Datos corregidos:Y(m)01 0002 0003 00032004000

P(mmHg)760.199674.944599.251532.046519.538472.378

PROBLEMA 4:El nmero de centmetros cbicos de un gas adsorbidos por 2g de carbn, a 0 y diferentes presiones se tabularon experimentalmente. Determine las constantes de la isoterma de Freundlich.

P(cm Hg)306090120

X(cm3)29.2543.5054.6064.2

Si la expresin de Freundlich es:

SOLUCIONARIO:

Restamos (1) y (2): Obtenemos el siguiente resultado:

Hallando:

Para hallar b:

Ecuacin corregida:

P(cm Hg)X(cm3)Datos Corregidos

3029.2529.31

6043.5043.37

9054.6054.54

12064.264.17

PROBLEMA 5:Las reacciones de primer orden son aquellas que tienen la expresin siguiente:

Donde:C: es concentracin molaryt: tiempoEn una reaccin fotoltica se reporto los siguientes datos de concentracin y tiempo

(s)

0,122,58

0,221,51

0,321,04

0,420,8

0,520,67

0,620,56

Determine el valor de k y la concentracin inicial y estime la concentracin para un tiempo de 0,8 segundos. Grafique el sistema linealizado.

SOLUCIN:

Hallando la pendiente

Tomando: se tiene el valor de k = -2,063 del cual tenemos:

Hallando :

Tomando lo valores de a del se tiene el valor de que es igual a 0,716Ecuacin linealizada es:

Para el tiempo de 0,8 segundos

c= 0,3928DATOS CORREGIDOS:

(s)

0,121,5975

0,221,2997

0,321,0574

0,420,8603

0,520,6999

0,620,5695

PROBLEMA 6:El factor de friccin f es una funcin del nmero de Reynolds (Re), segn la ecuacin:

Calcule los valores de c y n; a partir de los siguientes datos; grafquelos en el papel correspondiente y calcular f cuando Re = 72

Re11050100

f646,41,280,64

SOLUCIN:Aplicando logaritmo a ambos miembros:

Hallando la pendiente n

Del cual la pendiente es :

Hallando la constante c:

Del cual c = 63,973Del cual se concluye que los datos ya estn corregidos

Calculando f; cuando Re = 72

F = 0,8885

PROBLEMA 7:Datos experimentales de la velocidad de secado. determine empricamente la ecuacin en forma grfica.

R K gw9.011.013.014.014.516.017.018.020.0

T KgH2O/m239.5

38.043.049.055.048.551.064.563.0

PROBLEMA 8:Determine en forma grfica la composicin ideal al mezclar 100Kg de una sustancia M (10% de A. 50% de B y 40% de C); 250Kg de una sustancia N (30% de A, 30% de B y 402% de C); y adems con una tercera sustancia de 180 Kg, que contiene 45% de A, 35% de B y 20% de C.

SOLUCION:

KgA%B%C%

M100105040

N250303040

P180453520

HALLANDO: COMPOSICIN ENTRE N Y M:

KgABC

M100105040

N2507575100

W35085125140

A= 24.3%

B= 35.7%

C= 40.0%

KgABC

M100105040

N2507575100

P180816336

X530166188176

A= 31.3%

B= 35.5%

C= 33.2%

PROBLEMA 9:Determine en forma grfica la composicin ideal al mezclar 100Kg de una sustancia M cuyas concentraciones de sus componentes son: 15% de A, 45% de B y 40% de C; 250Kg de una sustancia N cuyas concentraciones son: 25% de A; 20% de B y 55% de C; y una tercera sustancia P de 80 Kg, que contiene 35% de A, 50% de B y 15% de C.

SOLUCION:

KgA%B%C%

M100154540

N250252055

P80355015

KgABC

M100154540

N25062.550137.5

P80284012

X430105.5135189.5

A= 24.5%

B= 31.4%

C= 44.1%

PROBLEMA 10:Se tiene los siguientes datos del estudio de la demanda de la alcachofa a nivel regional; cuya relacin matemtica es la siguiente:

T(aos)24681216

D(TM)15641422565701020

Determine la pendiente, grafique en el papel adecuado y pronostique la demanda para el decimo (octavo) ao grficamente.

Solucionario:

Hallando m:

El promedio de m= 0.3524

Entonces la ecuacin corregida es:

T(aos)24681216

D(TM)15641422565701020

Datos Corregidos8.09316.3833.1467.053274.541124.05

Nos pide en el ao decimo (octavo) ao:

PROBLEMA 11:La relacin de la presin de vapor de los lquidos se refleja en la ecuacin de Claussius y Clapeyron:

T1013172025

T283286290293298

P mmHg9.2111.231.5317.5423.73

Determine la pendiente A y grafique la presin segn los datos mostrados para una temperatura de 45.

Solucionario:

Hallando I

I= 20.998

Ecuacin Corregida:

TTP mmHgDatos corregidos

102839.219.209

1328611.2311.215

172901.53-------

2029317.5417.48

2329823.7323.70

PRBLEMA 1:

Una carga puntual de C est fija en el origen del sistema de coordenadas. Una pasa con 1,0 g de masa se coloca una carga de 2 C. La pasa se acerca, desde muy lejos, hasta un punto de 43 cm del origen. Cul es la energa potencial elctrica del sistema?

Y

43 cm

X

DATOS:

= 1 g d = 43 cm

SOLUCIN:

Respuesta

PROBLEMA 2:

Se coloca una carga positiva de a 1 cm sobre el origen del sistema de coordenadas y una carga negativa de la misma magnitud se coloca a 1 cm abajo del origen, ambas en el eje Z Cul es la energa potencial de una carga positiva de , colocada en la posicin (10,0.15)cm?

Z

Y

X

DATOS:

SOLUCIN:

1. Dos esferas metlicas de 2 y 4 cm de radio, se encuentran en el vaco. Cada una de ellas posee una carga de 50 nC; Calcular:

a) BEl potencial a que se encuentra cada esfera

A

b) La carga que posee cada esfera tras la unin

c) En cierto instante, se une ambas esferas mediante un conductor. Determine: El potencial a que se encuentra cada esfera tras unirse

Respuesta

PROBLEMA 3:Dos cargas puntuales de +2 y +3 nC estn situadas en la posicin (0,1) y (0,-1)m, respectivamente. El medio es el vaco. Calcular:

a) El potencial electrosttico en el punto A (0,0)m

b) El potencial elctrico en el punto B (2,0)

c) RespuestaEl trabajo elctrico a subministrar a una carga de -0,3 nC para llevarla de A a B. qu agente suministra dicho trabajo?

PROBLEMA 5:El potencial a una cierta distancia de una carga puntual es 600V, y el campo elctrico es 200 N/C. a) Cul es la distancia a la carga puntual? b) Cul es el valor de la carga?

Eq

a)

Respuestab) q = 0,2

PROBLEMA 6:La densidad de carga sobre la superficie de una esfera conductora es y la intensidad del campo electrico en un punto situado a 2m de la superficie en un punto de la esfera es , determine el radio de la esfera.

Respuesta

PROBLEMA 7 :

La lnea infinita de la figura tiene densidad de carga 4 C/m. Calcular el flujo elctrico que atraviesa el cilindro cerrado de radio b de 2 cm y de longitud L de 1m.

Respuesta

EJERCICIOS PROPUESTOS:

8. Se colocan cargas q1= 6,0 x 10 -5 C y q2= -4,0 x 10-4 C en reposo a 0,15 m de distancia. Cunto trabajo debe efectuar un agente externo para mover lenta y uviformemente las cargas hasta que queden a 0,4 m de distancia?

9. Un sistema de tres cargas puntuales est formado por +1, -2, +2 nC en las posiciones (0, 1) (0, -1) (-1, 0) m respectivamente. El medio es el vacio.Calcular: a. La intensidad del campo electrosttico en el punto A (0, 0) m. b. El potencial electrosttico en el punto A. c. La energa potencial electrosttica del sistema de tres cargas. d. El trabajo necesario para llevar una cuarta carga de 0,5 nC desde el infinito al punto A. Qu agente debe realizar el trabajo? e. La energa potencial electrosttica de la cuarta carga en el campo originado por el sistema de tres cargas. f. La energa potencial electrosttica del sistema d cuatro cargas. Qu relacin existe entre este resultado y los obtenidos en los aparatos c) y e)?

10. Alrededor de una partcula Q fija en el punto P gira otra partcula de masa m y carga q con velocidad constante en un circulo de radio a. Calcular el trabajo que debe entregar un agente extremo para aumentar el radio a un valor b (desprecie el peso de q).

PROBLEMA 1:

calcular para el dispositivo de la siguiente figura a) la capacidad total efectiva entre los terminales b) la carga almacenada en cada uno de los condensadoresc) la energa total almacenada

V=q/C =2,42/1,25V=1,936V10V1,25uF0,30uF V=8,064V

Ceq=(1,25 x 0,3)/1,55=0,242uFq(1)=1,936uFq(0,25)=0,484uF

10V0,242uF

C.V=q0.42uFx10=qq=2,42uC

PROBLEMA 2:Calcular la capacidad equivalente del sistema de la figura. Calcular la carga y la diferencia de potencial entre las placas de cada condensador .La energa electrosttica del sistema. Dato la diferencia del potencial entre el extremo A y el extremo B es de 3000V.

q=1000/3uCV=1000/3V2uF B1uF1uF A1/3uF 2uF 1uFV=1000/3V 1uF V=1000/3V V=1000/3V V=1000/3V V=1000/3V V=1000V

1/3uF 2uF B2uF1uF A2uF 1uF q=2000/3uCV=1000/3VV=1000/3VV=1000Vq=2000/3uCV=1000/3Vq=1000uCV=1000V

q=1000/3uCV=1000/3V1/3uF B2/3uF 1uF A1uF q=2000/3uCV=1000VV=1000/3Vq=1000/3uCV=1000V

q=1000uCV=1000VV=1000VB1uF1uF A1uF V=1000V

B1/3uFAq=1000uCV=3000V

HALLANDO LA ENERGA ELECTROSTATICA

Respuesta U =

PROBLEMA 3:

Si un electrn es colocado entre dos placas horizontales Cul debe ser la magnitud del campo elctrico entre las placas para que el peso del electrn resulte exactamente equilibrado por la fuerza elctrica sobre el ?Si las placas estn separadas en 0,25cm. Qu voltaje debe tener la batera conectada a ella?

d=0,25cmABE=?

a) Cul debe ser la magnitud del campo elctrico entre las placas para que el peso del electrn resulte exactamente equilibrado por la fuerza elctrica sobre l?

Respuestab) qu voltaje debe tener la batera conectada a ella?

PROBLEMA 4:Un condensador de esta cargado a una diferencia de potencia de 1000v, las armaduras del condensador cargado se conectan a las de un condensador de calcular: a) La carga inicial del sistema, b) La diferencia final de potencial entre las armaduras de cada condensador, c) La energa del sistema.

1000V

20uF

A)

1000V

5uF20uF

B)

C)

Respuesta

PROBLEMA 5:Para el circuito de la figura, determinar:a) La capacidad equivalenteb) La energa total del sistema de condensadores

3

..(a)

Respuesta

.(b)

PROBLEMA 6:Los condensadores del circuito tienen capacidades en vaco de : C1 =60, C2=40, C3=120 y C4=90El sistema se conecta a una fuente de 180 voltios determine: a) La carga que adquiere el condensador C3 y b) El cambio de energa del sistema de condensadores. 60

40180V 120 90

Solucin:

Agrupando las cargas C2 y C3

60

180V 30 90 q= 1.8mC q= 1.8mC las cargas paralelas se suman 60 q=7.2mC 90q= 7.2mC

Ceq

a)C3= 1.8mCb)

Respuesta

a) C3= 1.8mCb)

Problema 7:El rendimiento de un termo elctrico de 50 litros es del 75% y calienta el agua entre 100C y 700C.Esta conectado a 220 V y tarda en calentar 45 minutos. Calcular:a) El calor til que se emplea para calentar el aguab) La cantidad de calor producido por la corriente en ese tiempoc) El calor perdido en el ambiente d) L a potencia del termo

220v

a)

3000Kcal 75%QUTIL 100%QUTIL =4000Kcal

d) POTENCIA ELECTRICA

PROBLEMA 8:

Calcule la densidad de corriente, resistencia y campo elctrico para el alambre de cobre (calibre 10), si tiene 10m de longitud y una I= 100mADatos:L=10cmI=100mA=0,1AA=5,261mm2

Solucin:Hallando la cantidad de corriente:

Hallando la resistencia:

Hallando el campo elctrico:

Respuesta

PROBLEMA 9:

Un alambre de aluminio de de rea, colocado a lo largo del eje x, transporta 10000 C en 1h. suponga que hay un electron libre por cada atomo de aluminio. Determine la corriente , la densidad de corriente , y la velocidad de corriente la densidad del aluminio es .

SOLUCION:

a)Datos:

b)

Respuesta

PROBLEMA 10:Un acumulador de 12 V se conecta a dos conductores metlicos sumergidos en un recipiente de agua durante 240 h pasa por una corriente de 100 mA Cunta energa se tom del acumulador durante ese lapso?

DATOS:

Respuesta

PROBLEMA 11:

En el circuito indicado en la figura hallar:a. La corriente circular por cada sistema b. La potencia suministrada por cada femc. L a potencia disipada en cada resistencia

i=i1+i2..(3)En la malla I:8V+4V- 4V=i+2i+2i18V=3i+2i1(1)

20V= -10i1+30i216V=10i1 +6i236V= 36i2i2=1i1=1i=i1+i2=1+1=2 Es la malla II:4V=6i2-2i1..(2)3 en 1 8V=3(i1+i2) +2i1

Respuesta8V=3i1 +3i2+2i1 8V=5i1 +3i2 .(4)Sumando 4 y 2 4V=-2i1+6i2..multiplicando x 58V=5i1 +3i2..multiplicando x2

PROBLEMA 12:

Determine la intensidad de la corriente en cada parte del circuito mostrado en la figura. Dibujar el diagrama del circuito con los valores absolutos y los sentidos de la corriente en cada una de las partes.

i1i2i2i2i118V21Vi63121212III

En I18 12i 6i1 = 0 3 = 3i1 + 2i2

En II

Respuesta

ING.M. Sc. LIMAS AMORN Csar