Fisica Usac Cum

Ing. Luis de León Dudas o comentarios escribir a: [email protected] 1

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE CIENCIAS MÉDICAS UNIDAD DIDÁCTICA DE FÍSICA ING. LUIS DE LEÓN [email protected] AÑO 2012

Guatemala, 27 de octubre de 2012

Al estudiante de primer año de medicina: El presente documento pretende mejorar el desarrollo del proceso enseñanza-aprendizaje de

la FÍSICA EN MEDICINA. La metodología consiste en una hoja de trabajo por semana, relacionada con el tema tratado durante la misma; la referida hoja de trabajo se asigna con dos días de anticipación, para que pueda resolverla, y los días viernes se resuelve en presencia de todos, a fin de verificar si los conceptos y procedimientos empleados para resolver los ejercicios fueron los correctos, es decir, si domina el tema; caso contrario, se hacen aclaraciones y correcciones oportunas para mejorar el proceso, a través de un ciclo de evidencias, reflexión, planeación, enseñanza y evaluación, y de esta forma brindarle apoyo y acompañamiento en el proceso de su formación inicial como futuro profesional de la Medicina.

Este documento de APOYO A LA DOCENCIA contiene 27 hojas de trabajo (60 páginas) y un

total 262 EJERCICIOS PROPUESTOS acerca de los diferentes temas que forman parte del contenido de la unidad didáctica de Física, fase uno. Cada tema tiene su respectiva hoja de trabajo, con un promedio de 10 ejercicios; se introduce la modalidad de opción múltiple, con lo cual se pretende realizar una simulación de los exámenes parciales y finales, ya que se ha podido observar que una de las deficiencias radica en buscar la respuesta correcta de las cuatro o cinco opciones que normalmente le presentan dichos exámenes.

En el anexo A, encontrará la solución de cada ítem, clasificada por tema, para que pueda

verificar sus resultados. Las hojas de trabajo le proveen de material de apoyo y constituyen una excelente herramienta preparatoria para obtener resultados satisfactorios en las evaluaciones parciales y finales del curso.

Le animo a que las resuelva….

Atentamente, Su servidor

_______________________

Ing. Luis de León Catedrático

Unidad Didáctica de Física

mailto:[email protected]



ÍNDICE Tema Página

Matemática……………………………………………………………………………………………………………………………………….03 Vectores y escalares…………………………………………………………………………………………………………………………..05 Estática………………………………………………………………………………………………………………………………………………06 Cinemática…………………………………………………………………………………………………………………………………………09 Dinámica……………………………………………………………………………………………………………………………………………11 Momento…………………………………………………………………………………………………………………………………………..13 Trabajo………………………………………………………………………………………………………………………………………………17 Energía………………………………………………………………………………………………………………………………………………19 Potencia y velocidad metabólica………………………………………………………………………………………………………..21 Hidrostática……………………………………………………………………………………………………………………………………….22 Hidrodinámica I…………………………………………………………………………………………………………………………….……24 Hidrodinámica II………………………………………….…………………………………………………………………………………….26 Gases………………………………………………………………………………………………………………………………………………...28 Líquidos……………………………………………………………………………………………………………………………………………..30 Sólidos…………………………………………………………………………………………………………………………………………….…32 Calor y termodinámica………………………………………………………………………………………………………………………34 Ondas………………………………………………………………………………………………………………………………………………..38 Sonido.………………………………………………………………………………………………………………………………………………40 Luz……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..42 Óptica I……………………………………………………………………………………………………………………………………………...44 Óptica II……………………………………………………………………………………………………………………………………………..46 Electricidad………………………………………………………………………………………………………………………………………..48 Corriente……..…………………………………………………………………………………………………………………………………….50 Magnetismo…………………………………………………………………………………………………………………………………..….52 Átomos…………………………………………………………………………………………………………………………..………………….54 Núcleos………………………………………………………………………………………………………………………………………………56 Anexo A (respuestas)……………………………….………………………………………………………………………………………..58




MATEMÁTICA

1) La ecuación del fabricante de lentes (física médica) es:

sí

y

.

Calcule en cm.

2) ¿Cuáles son las dimensionales que corresponden a esta ecuación (de hemodinámica)?

( )( )( )

( )( )( )

3) En la ecuación de acústica (de Weber-Fechner),

ca cu e a s n ridad “ ” (en

decibe es “dB”) sí el umbral de la sensación auditiva e

4) En las cifras de una ecuación de hemodinámica calcule:

( )( )( )

( )( ) ( )[

] [

]

5) Calcule la longitud de la arteria mesentérica suponiendo que es como un cilindro de

, si su diámetro interior es

6) Si un litro y ¿Cuántos metros cúbicos hay en 500 litros?

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)



7) Resuelva para

8) En la expresión (presión hidrostática) [ ] [ ] y [ ] determine

[ ]

9) Sí a & b Ca cu e “ en terminos de a y b ”

10) ¿Cuál es la base (en cm) de un triángulo rectángulo de area c y altura 10 cm?

FÓRMULAS:

a) ⁄ b) ⁄ c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)



Vectores

1) Calcule las componentes del vector que hace cero la resultante de la suma de los vectores de la siguiente figura, si

2) Calcule el vector que hace cero “0” la suma de ( ) ( ) ( )

3) Determine en coordenas polares el vector que hace la suma de los vectores (el equilibrante)

( ) ( ) ( )

4) Exprese analiticamente y en coordenas rectangulares el vector equilibrante de ( )

( ) ( )

5) De la siguientes opciones ¿Cuál es el vector resultante de la suma de los vectores?

( ) ( ) ( )

FÓRMULAS:

√ (

)

a) ( ) b) ( ) c) ( ) d) ( ) e)

a) ( ) b) ( ) c) ( ) d) ( ) e) ( )

a) ( ) b) ( ) c) ( ) d) ( ) e) ( )

a) ( ) b) ( ) c) ( ) d) ( ) e)

a) ( ) b) ( ) c) ( ) d) ( ) e)




Estática

1) Un caballo de puede ejercer una fuerza horizontal de sobre una carga. ¿Cuál es el coeficiente de rozamiento estático entre el suelo y las pezuñas del animal? (suponga que la fuerza que puede ejercer el caballo está limitada por su tendencia a resbalar).

2) Calcule la fuerza de fricción (en N) necesaria para que no resbale un objeto de 10 kg que se encuentra sobre la superficie inclinada de un plano que forma con la horizontal

3) Una chica se fractura el antebrazo

teniéndose que colocar “yeso”. Si éste más el brazo pesan 98 N y la parte superior del brazo ejerce una fuerza horizontal de 24 N a la derecha del antebrazo (ver Figura) calcule el módulo de la fuerza resultante ejercida por el cabestrillo sobre el cuello.

4) Si el paciente de la figura pesa 150 lb y , calcule el valor máximo del objeto colgante P (en lb) antes de que el cuerpo comience a resbalar dado que (suponga que la cuerda y la polea son ideales)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)



5) Si el módulo de la fuerza resultante del mecanismo de tracción que permite estabilizar la pierna es de 18 N, calcule W, dado que (Polea y cuerda ideales)

6) Para un persona de 180 lb, de puntillas en un solo pie, el tendón de Aquiles hala hacia arriba con una fuerza T. Calcule la fuerza F de compresión (en lb) en el hueso de la pierna (tibia)

7) La figura muestra la forma del tendón del cuádriceps al pasar por la rótula. Si la tensión del tendón es 1400 N ¿Cuál es el módulo de la fuerza de contacto ? (En N).

8) La siguiente figura corresponde a una cabeza

de 47 N sostenida por los músculos extensores del cuello y apoyada sobre la articulación atlantooccipital, que ejerce una fuerza de contacto con un ángulo de (con la horizontal). Calcule el ángulo ( ) que forma con la horizontal (en el sentido de las agujas del reloj)

a) b) c) d) e)

a) b) c)

d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)


9) Con los datos del ejercicio anterior, calcule el módulo de la fuerza de los músculos del cuello.

10) Hallar la fuerza total aplicada a la cabeza del paciente por el dispositivo de tracción.

FÓRMULAS: ∑ ∑

√

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

1 kg

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Cinemática

1) En un peritaje médico forense se sabe que un vehículo que inicialmente se mueve sobre una carretera recta y plana a se detiene en 10 segundos. ¿Cuál es el valor de la aceleración, si se supone constante?

2) Se lanza vertical y hacia arriba un objeto con velocidad inicial s ¿Qué altura en metros

alcanza?

3) Dos corredores parten del mismo punto con una diferencia de 16 minutos. Sí la velocidad del

primero es de 8 km/h y la del segundo 8.6 km/h ¿A qué distancia (en km) uno alcanza al otro?

4) Después de un accidente de tránsito dos ambulancias parten al mismo tiempo, ambas se

mueven con velocidad constante y en el mismo sentido a lo largo de una carretera recta. La ambulancia “A” lo hace a partir del kilometro 58.3 km, a 79.8 km/h y la ambulancia “B” parte del kilometro 44.7, a 87.5 km/h. en cuanto tiempo (en segundos) una alcanza a la otra.

5) Gracias a la proteína resilina, una pulga salta verticalmente 18 cm extendiendo sus patas

¿Cuál ha sido su aceleración inicial?

6) Un carro se mueve de forma lineal durante 4 h en tres segmentos continuos de una carretera a

una velocidad promedio de 60 km/h. Calcule el segmento (en km) que recorrió durante el período de tiempo final, si durante las primeras 2 horas recorrió 100 km y en la siguiente hora 60 km.

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)



7) Dos trenes parten simultáneamente en sentido opuesto entre sí sobre la misma línea. Si la velocidad de unos de ellos es 18% mayor que la del otro y la distancia que los separa es de 400 km. ¿a qué distancia (en km) de la mitad del camino colisionaron?

8) Un carro lleva una velocidad de 90 km/h y se desea detenerlo en 50 m con aceleración constante. Determine la aceleración de frenado (en ).

9) Se lanza verticalmente hacia abajo una piedra al vacío, con una velocidad inicial de 5 m/s. Calcule que velocidad en m/s llevará a los 3 segundos de su caída.

10) Una piedra se suelta al vacío desde una altura de 120 m. Determine cuanto tiempo en segundos

tarda en caer.

FÓRMULAS:

( )

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)



Dinámica

1) Formando un ángulo de con la horizontal se aplica una fuerza de 15 N al bloque de 8 kg si la

fuerza de rozamiento que actúa sobre el bloque es de 10 N, calcule su velocidad después de recorrer 20 m (si parte del reposo)

2) En un plano horizontal, una fuerza total de 90 N actúa sobre un cuerpo de 30 kg que parte del

reposo. Calcule la velocidad tras haberse desplazado 10 m.

3) Un bloque de 4 kg sobre una superficie horizontal es acelerado a lo largo de la superficie por una

fuerza de 12 N aplicada a de la horizontal (ver figura) si el coeficiente de rozamiento dinámico es 0.2 ¿Calcule la aceleración del bloque?

4) La Pelvis de la figura tiene una masa de 30 kg. Calcule el módulo de su aceleración. La fuerzas: Son 300 N a 24 con respecto a la vertical y 690 N a 70 con respecto a la horizontal.

5) Un Enfermero de 90 kg transporta a un

paciente de 60 kg en una silla de ruedas de 15 kg. sí el enfermero ejerce una fuerza de 125 N paralela a la rampa ¿Cuál es el módulo de la aceleración obtenida?

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)



6) Un carro de kg circula a 60 km/h y choca contra un poste desplazandolo 10 cm antes de

detenerse ¿Cuánta fuerza actuó sobre el carro?

7) En el rescate de los mineros (desierto de atacama chile) se utilizó un sistema mecánico con polea, la masa de la cápsula fénix II es de 451 kg y el peso de un minero 196 lb, en un tramo vertical de la trayectoria la aceleración del sistema es de s hacia arriba, determine la tensión del cable en N. El cable no resbala ni estira e ignore la fricción de la cápsula y la polea.

8) Para la máquina de Atwood (ver figura) si

y calcule: la tensión en la cuerda (en N) (recuerde )

9) Un cuerpo es lanzado con una velocidad de 4 m/s por una superficie rugosa horizontal. Si la

masa del cuerpo es 0.5 kg y llega al reposo después de recorrer una distancia de 2 mts. ¿Cuál es el coeficiente de fricción entre el cuerpo y la superficie?

10) Una caja de 3 kg se desliza hacia abajo por una rampa que mide 1 metro de largo y está inclinada

30 con respecto a la horizontal, la caja inicia desde el reposo en la parte alta, experimenta una fuerza cosntante de fricción de 5 N a lo largo de su recorrido y continúa moviendose una corta distancia sobre el piso horizontal determine su aceleración final en la parte inferior de la rampa?

FÓRMULAS: ∑ ∑

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e) ac

a) b) c) d) e)

a) b) c) x10 d) e)

a) b) c) d) e) ac


88


Momento

1) Un pintor de 80 kg está subido a 88 cm medido de la parte superior de una escalera (sin peso) de 3.4 m que está apoyada (sin fricción) contra una pared formando un ángulo de (con la pared ver figura). Calcule el ángulo (en grados) de la fuerza que ejerce el suelo sobre la escalera.

88 cm

2) Estando de pie, se puede considerar que el peso de un hombre pasa sobre la línea que cae 1.25 pulgadas delante de la articulación del tobillo (punto O de la figura). El músculo de la pantorrilla (el grupo de los músculos del tendón de Aquiles) se une al tobillo a 1.75 pulgadas por detrás de la articulación y sube en un ángulo “A” de calcule el ángulo “ ” en grados para un hombre de 150 libras de peso ( ) si cada

pierna soporta la mitad del peso.

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

3.4 m



3) Un brazo extendido horizontal pesa 34 N y tiene su centro de gravedad a 29 cm de la articulación del hombre. ¿Cuál es el módulo de la fuerza (en N) sobre la articulación, si el músculo deltoides está fijado sobre el húmero a 13.5 cm de la articulación y forma un ángulo de con la horizontal (ver figura).

T

13.5 cm 34N

29 cm

4) La siguiente figura muestra un aparato de

ejercicios Storm para fortalecer el cuádriceps. Consiste en una tabla uniforme de 120 cm y un cable al que se le engancha una polea. Para cambiar la tensión de la cuerda se puede variar el peso W colocado en el extremo derecho. Cuando el ángulo , Calcule el momento total (en N ) alrededor del punto “O” (en la bisagra del

extremo inferior izquierdo) producido por la tabla de 40 N y por “W” de 16 N.

5) Calcule el momento (en lb-pulg) alrededor

de la rodilla, ejercido por el peso de 20 lb (fuerza) sujeto al tobillo, para la elevación de

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

40N 16 N

W=20 lb


6) Para el esquema de la derecha, calcule “T” (en libras peso, lb) si W = 180 libras; a = 5.5 pulg, y b = 1.5 pulg.

7) Cuando una persona se inclina para

levantar una carga, la columna vertebral puede considerarse como una estructura de un solo miembro que está apoyada en la base de la espina dorsal y sostenida por los músculos de la espalda, fijada a la armazón del esqueleto como se muestra en la figura. Calcule la tensión (en Lb) si el peso del tronco b el peso de brazos cabeza y carga b CE es el

musculo de la espalda y (

)

(

) y 12

8) Determine el momento resultante (en Nm) con respecto a un eje perpendicular a la barra, que pasa por el punto A

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)


9) La figura muestra los huesos y el músculo bíceps del brazo de una persona que soporta una masa. La tensión vertical en el bíceps de 370 N mantiene el antebrazo en posición horizontal, el peso del antebrazo , la masa determine la distancia en cm.

10) Con los datos del ejemplo anterior determine la magnitud de la fuerza (en N) ejercida en la junta del codo.

FÓRMULAS: | || | ∑ ∑

∑

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)



Trabajo

1) Se debe ingresar a un paciente a

emergencia, se puede utilizar cualquiera de las rampas. Si comparamos el trabajo realizado utilizando la rampa No.1 (mayor inclinación) contra el trabajo utilizando la rampa No. 2 Concluimos que:

2) Calcule a que ángulo ( ) medido entre la horizontal y la fuerza de 6 N que aplicada hacia abajo, produce un trabajo de 106 J al empujar un carruaje de bebé una distancia de 25 m sobre la horizontal.

3) Un cuerpo de 300 g se desliza 80 cm a lo largo de una mesa horizontal. ¿Cuánto trabajo realiza la fuerza de fricción sobre el cuerpo si el coeficiente de fricción entre la mesa y el cuerpo es de 0.20?

4) Inclinándose sobre el timón un ciclista reduce la resistencia que el viento ejerce sobre él y sobre la bicicleta. Si al desplazarse a una velocidad constante (o uniforme) de 6 m/s por una carretera plana consume una potencia de 108 W ¿Cuál es la fuerza de rozamiento (en N) ejercida sobre él y la bicicleta por el aire?

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)



5) Un jugador de Basquetbol lanza una pelota de 6 kg a una altura de 2 m sobre el piso con una rapidez de 7.2 m/s la pelota llega a la net, que se encuentra a 3 metros sobre el piso, con una rapidez de 4.2 m/s. Calcule el trabajo en J realizado por la fuerza neta que se opone al movimiento.

6) Refiriéndose al problema anterior determine (en J) el trabajo realizado por la resistencia del aire,

una fuerza no conservativa.

FÓRMULAS:

| || | ⁄

∑

a) -9 b) c) d) e)

a) 273.1 b) c) d) e)



Energía

1) Calcule la velocidad (en m/s) en la parte

inferior de un bloque de 8 kg que parte del reposo y se desliza por el plano inclinado L = 5m (ver figura) b = 4m. Si la fuerza de rozamiento de 10 N es constante.

L b

2) Una niña parte del reposo, se desliza desde una altura de 3.5 m a través de un tobogán o

“resbaladero” de 7 m de longitud (en línea recta). Suponiendo un coeficiente de fricción cinético de 0.05 ¿Cuál es la velocidad final (en m/s) que alcanza la niña en la parte inferior de tobogán?

3) Desde el primer nivel de un hospital, un paciente sube 10 gradas idénticas cuyas dimensiones

son las siguientes: parte vertical 20 cm; parte horizontal 30 cm. si desde lo alto desfallece y cae al punto desde el cual subió (si se supone además que no hay pérdidas de energía por fuerzas disipativas) ¿Con qué velocidad en (m/s) llega al suelo?

4) Si el músculo del brazo de una muchacha se contrajo al lanzar una pelota de 0.16 kg

de masa, 8 metros hacia arriba. ¿Cuál es la fuerza media (en N) ejercida por el músculo?

5) Un estudiante de 1.6 metros y 70 kg. Está parado sobre una mesa de laboratorio de 1.0 metro de

alto, cae parado desde el reposo hacia el piso. Sí el estudiante cuando cae no flexiona sus rodillas ni tobillos. Lo único que amortigua su caída son los pies y zapatos (los que se comprimen en total 5 mm). Calcule la fuerza promedio (en Newton), ejercida por el piso.

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)



6) Refiriéndose al problema anterior ¿Cuál es la rapidez en (m/s) justo antes que sus pies golpeen el piso?

7) Un atleta demora 1.5 segundos para levantar una barra de 150 kg desde el pecho hasta arriba (h

= 65 cm) ¿Qué trabajo en KJ se desarrolla en este caso?

8) Formando un ángulo de con la horizontal se aplica una fuerza de 15 N al bloque de 8 kg si la

fuerza de rozamiento que actúa sobre el bloque es de 10 N, calcule su velocidad después de recorrer 20 m (si parte del reposo)

9) En un plano horizontal, una fuerza total de 90 N también horizontal, actúa sobre un cuerpo de

30 kg que parte del reposo. Calcule la velocidad tras haberse desplazado 10 m.

10) Una caja de 40 kg que se encuentra incialmente en reposo se empuja una distancia de 5 metros a lo largo de un piso horizontal y áspero, con una fuerza constante aplicada de 130 N, si el coeficiente de fricción cinético entre la caja y el piso es de 0.2 ¿Determine el cambio (en J) en la energía cinética?

FÓRMULAS:

| || | ⁄

∑

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)



Potencia y velocidad metabólica

1) ¿Cuánta energía consume una persona de 90 kg al escalar una distancia vertical de 20 m si se supone que los músculos tienen un rendimiento del 20 % para convertir energía en trabajo?

2) Una deportista con eficiencia muscular de 25%, realiza una prueba física durante 5 minutos, consumiendo

6 litros de oxígeno. ¿Cuál es su velocidad metabólica promedio en kw?

3) Calcule el peso (en N) de una persona que consume al subir una cima de 1200 m, si la eficiencia promedio del ser humano es del 25%.

4) Calcule la eficiencia de una persona de 75 kg que consume calorías cuando asciende una

montaña de de altura.

5) ¿Cuántas kilocalorías consume una persona de 75 kg al subir a una cima de (la eficiencia es

20%)

6) Calcule el peso (en N) de una persona que consume al subir una cima de 2200 m, si la eficiencia promedio del ser humano es del 25%.

FÓRMULAS:

a) b) 9.18 c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)



F=5N


Hidrostática

1) Se aplica una fuerza de 5 N al émbolo de una jeringa hipodérmica cuya sección transversal tiene un área de 2.2 (ver figura) si el fluido pasa a través de una aguja hipodérmica de ¿Qué fuerza habría de aplicarse al extremo de la aguja para evitar que el fluido salga?

2) Una solución glucosa ( ) se debe suministrar a un

paciente, si la presión absoluta de la vena es ¿Cuál debe ser la altura mínima h (en m), de la bolsa para introducir glucosa en la vena?

3) Calcule el diámetro de un orificio circular al cual se le aplican 12 N para evitar que el agua salga. si éste se

encuentra situado a una distancia vertical de 3 m medida desde la superficie del depósito. ( )

4) Calcule el diámetro (aproximado a un círculo) de un aneurisma si la sangre ejerce una presión de

y la fuerza aplicada es de 45 N.

5) Calcule el diámetro (aproximado a un círculo) de un aneurisma si la sangre ejerce una presión de

por medio de una fuerza de 49 N que forma un ángulo de con la pared del conducto.

6) Una muestra de pesada en el aire 40 N. ¿Cuál es su peso sumergida en el

agua? ( )

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)



7) Si el área de la sección transversal de la aorta es y el corazón bombea sangre por la misma a una presión media de calcule la fuerza (en N) que ejerce el músculo sobre la sangre.

8) Un aneurisma es como una protuberancia a través de la cual circula sangre ejerciendo presión sobre la

pared interior del conducto. Calcule la fuerza que provoca en el aneurisma la sangre si su presión es de y la sección transversal

9) Aunque el corazón produce una presión en la sangre ( ) que oscila con el tiempo,

suponga que la presión en este órgano es igual a un valor medio de Si la cabeza está situada a 40 cm por encima del corazón, calcule la presión en en la cabeza cuando se está de pie.

10) Una esfera de plástico flota en agua con 40% de su volumen sumergido. Esta misma esfera flota en aceite

con 52.7% de su volumen sumergido. Determine la densidad de la esfera y el aceite respectivamente en

FÓRMULAS:

( )

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)



Hidrodinámica I

1) El flujo sanguíneo se distribuye por el organismo mediante las diversas ramificaciones del sistema arterial, determine para una ramificación el flujo sanguíneo A, sí en la arteriola B fluyen en 40 segundo, mientras que en C la rapidez de la sangre es 14 cm/s y el área transversal es de .

2) Considere dos puntos de un vaso sanguíneo artificial, así: diferencia de altura 20 cm; área transversal en cada punto y diferencia de presión entre los dos puntos

y flujo a través del vaso calcule la densidad (kg/ ) del flujo. (Considere que el punto dos está abajo del punto uno)

3) Por un tubo de un cm de radio circula agua a una velocidad media de 1 m/s, a una presión de Después de una bifurcación la altura del tubo aumenta 1m, respecto a su situación anterior, y su radio se reduce a la mitad. ¿Cuál es la presión (en N/ ) del agua es esta última situación?

4) El caudal aproximado de la sangre oxigenada que sale del corazón de un adulto en reposo es de

el volumen de sangre en todo el cuerpo es de unos cinco litros, de modo que cada minuto (aproximadamente) toda la sangre completa un circuito por el cuerpo. Calcule la velocidad media de la sangre ( ), si el radio de la aorta es 9 mm

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)



5) La sangre circula desde una porción de arteria gruesa de 0.3 cm de radio, en donde su velocidad es de 10 cm/s. a otra región donde el radio se ha reducido a 0.2 cm, debido a una engrosamiento de las paredes (arterioesclerosis). ¿Cuál es la velocidad de la sangre (en cm/s) en la zona más estrecha?

6) Calcule a qué velocidad (en m/s) fluye el anhídrido carbónico ( ) por un tubo de 2 cm de diámetro, si en media hora pasan por la sección transversal de dicho tubo 0.51 kg de gas.

7) La velocidad de la sangre en el centro de una capilar de 0.1 cm de longitud y de radio, es 0.066 cm/s. calcule el flujo Q (en ) en el capilar.

8) Un tubo horizontal tiene los diámetros, 6 y 2 cm. En la parte más ancha la velocidad del fluido es de 2 m/s y la presión 180 kPa. Calcule la velocidad en la parte estrecha en m/s.

9) Un tubo tiene una sección transversal de en la parte ancha y de 10 en la parte estrecha. Si

cada 5 segundos salen del tubo 32 litros de agua ¿Cuál es la velocidad del agua en la parte ancha?

10) Refiriéndose al ejercicio anterior, determine (en torr) la diferencia de presión entre las 2 partes. (considere que ambas partes están a la misma altura).

FÓRMULAS:

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)



Hidrodinámica II

1) La sangre humana tiene un viscosidad igual a y una densidad . El radio de una arteria es r y su longitud de c . Si la diferencia de presión entre sus extremos a ¿Qué velocidad llevará la sangre en s ?

2) Durante la micción, la orina de viscosidad 6.8x fluye a 1.9x s desde la vejiga,

donde su presión manométrica es de , a través de una uretra de 4.2 cm hasta el exterior ¿Cuál es el diámetro de la uretra femenina ( )

3) Un vaso sanguíneo tiene 0.10 m de longitud y su radio es de sí la sangre fluye a razón

de s. Determine la diferencia de presión en (pa) que se produce en los extremos del vaso sanguíneo. La viscosidad de la sangre es .

4) Al hacer a un paciente una tranfusion de sangre se ha colocado la botella de modo que el nivel de

la sangre esté 1.2 m por encima de la aguja, la cual tiene un diámetro interior de 0.32 mm y una longitud de 3 cm. en un minuto pasan por la aguja c de sangre. Cacule la viscocidad de la sangre (en kg/ms) suponiendo que su densidad es de

5) En cuanto tiempo en segundos fluye hacia el exterior lts de orina de viscocidad

a través de una uretra de 4 cm de longitud y 2.8 mm de diámetro si durante la micción la presión manométrica es

6) Calcule la caida de presión arterial (en Pa) en un capilar de 2 mm de longitud y 4 de radio, si la

velocidad media de la sangre en éste es de 0.33 mm/s. El coefiiente de viscosidad de la sangre a es a s

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) 20.1 b) c) d) 0 e) 3.4x

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)



7) En una arteria las vibraciones se escuchan como murmullos si se excede la velocidad crítica de la

sangre de c in para la aorta de 20 mm de diámetro. Calcule el numero de Reynolds (crítico). sí la viscocidad de la sangre es y la densidad

8) Si la velocidad de la sangre en una arteria excede la llamada velocidad crítica, las vibraciones se

oyen como murmullos, suponga que el radio de la aorta es de 1 cm; la viscocidad de la sangre, y su densidad Use para el numero de Reynolds (crítico) el valor de 2500. ¿Cuál sería la velocidad crítica (en m/s) para la aorta?

9) El corazon humano es una bomba potente y muy confiable que cada día recibe y descarga unos

de sangre. Calcule la potencia (en W) que desarrola el corazon en un día, si se supone que el trabajo que realiza es igual al requerido para levantar esa cantidad de sangre a la altura media de un centroamericano. ( 1.63 m)

10) La velocidad de la sangre en el centro de un capilar de 0.1 cm de longitud y de radio, es 0.066 . Calcule el flujo en ( ) en el capilar.

FÓRMULAS:

( )

( )

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)



Gases

1) Si se desea duplicar el volumen de un gas que se mantiene a presión constante ¿Hasta qué temperatura en grados centígrados, debe calentarse si su temperatura inicial era de c

2) ¿Qué volumen en ocupan 4 g. de hidrógeno a una presión de 2 atm. Y una temperatura de

? (M=1g/mol)

3) La densidad de un gas es a T.P.N. ¿Cuál será la densidad del gas a y

?

4) A temperatura constante, un gas se comprime de 20 litros a 10 litros. si la presión manométrica

inicial es 1.5 atm. ¿Cuál es la nueva presión manométrica en ( atm)?

5) Calcule el volumen (en litros) ocupado por 1 g de oxígeno en condiciones normales.

6) El aire de un bulbo cerrado tiene a C una presión de 1.5 atmosferas ¿a que temperatua en C,

es la presión en el bulbo de 1 atmosfera?

7) Las presiones parciales en mmHg de los componentes de una mezcla de gases a C son las

siguientes: hidrógeno 150, nitrógeno 170, argón 100, etileno 180. Calcule la presión proporcional en % debida al hidrógeno dentro de la mezcla

a) b) c) d) e) ac

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) 2 b) 4 c) 6 d) 3 e) 5

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e) ac

a) b) c) d) e) ac



8) Determinar la densidad del metano (en g/Lt) a una temperatura de c y 5 atmosferas de

presión (

)

9) Calcular la densidad del helio (M=4 g/mol) a TPE. (en kg/ )

10) Se tiene inicialmente una mezcla formada por 2 moles de 3 moles 3 moles de y 2 de

moles de C a una temperatura de c y 1.5 atmoferas. Determine la presión final (en atmósferas) de la mezcla si el volumen final es de s. (considere: que es un proceso isotérmico)

FÓRMULAS:

a) b) c) d) e) ac

a) b) c) d) e) ac

a) b) c) d) e) ac



Líquidos 1) ¿Cuál será la tensión superficial de un líquido, en , dentro del cual se forma una burbúja de

aire de 1mm de diámetro y una presión interna de 82 Pa. por encima de la presión del líquido?

2) Calcule el diámetro (en mm) de un capilar en el que el agua asciende 4.8 centimetros

(u i ice

)

a) b) c) d) e)

3) Calcule la concentración de un fluido intracelular (en osmol/c ), para un cuerpo a 36 , sí la presión osmótica es de .

4) ¿Calcule la temperatura (en ) de una disolución de 10 gramos de azucar (cuya masa molar es 360 g) disueltos en de agua, sí la presión osmótica es .

5) Calcule la temperatura (en ) de un cuerpo si la presión osmótica es de para un fluido intracelular cuya osmolalidad es de 0.27 osmoles/litro.

a) b) c) d) e)

6) Realizando un esfuerzo de aspiración intenso, la presión alveolar en los pulmones puede ser inferior a la presión atmosférica. En estas condiciones ¿a que altura máxima puede aspirarse agua con la boca, utilizando un pequeño tubo plástico? (en m)

a) b) c) d) e)

a) 2.1 b) 2.1 c) 2.1 d) e) Nac

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)



7) ¿En ausencia de sustancias tensoactivas, la tensión superficial de las paredes alveolares o tensión parietal es Calcule la diferencia de presiones (en atm) en un alveolo hinchado, cuyo radio es . (modelo de burbúja de dos superficies)

8) Calcule la presión osmótica (en Pa) a de una disolución de 6 g de azúcar disueltos en

de agua, siendo la masa molar del azúcar 360 g.

a) b) c) d) e)

9) ¿Cuál es la presión osmótica (en mmHg) de un fluido intracelular cuya osmolalidad es 0.24 osmoles/litro? (la temperatura normal del cuerpo humano es ).

10) ¿ En un litro de agua se disuelven moles de sal y en otro litro moles de sal, si

luego ambos litros se mezclan ¿Cuál será la concentración de sal en el agua resultante. ( en )

FÓRMULAS:

( ) ( )( )

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)



Sólidos

1) Calcule el diámetro (en mm) de un cabello de sección transversal circular si se rompe cuando se somete a una tensión de 1.2 N siendo su resistencia a la rotura de .

2) Calcule cuanta compresión puede soportar antes de romperse un fémur de 50 cm de largo, si el

esfuerzo al que se le somete es de y el módulo de Young es

3) El módulo de Young de la RESILINA, una proteína flexible parecida al caucho que se encuentra en

los artrópodos, se determinó mediante experimentos hechos con el tendón elástico de las patas del saltamontes. El tendón tenía inicialmente 0.72 mm de longitud y 0.13 mm de diámetro y una carga de 2.4 g lo alargaba hasta una longitud de 1.39 mm a partir de estos datos, Calcule el modulo de Young (en )

4) Calcule la longitud inicial (en m) de un musculo común que en estado relajado se estira 4.5 cm

cuando se somete a una fuerza de 36 N. considérelo como un cilindro de de área transversal; ( )

5) Calcule el diámetro en (mm) de un cabello que se rompe cuando esta sometido a una tensión de

1.0 N. Su resistencia a la ruptura es de

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)



6) Un músculo común en estado relajado se estira 4.5 cm cuando se somete a una fuerza de 40 N. el mismo músculo, para alcanzar esa elongación, bajo condiciones de máxima tensión requiere 765 N. Si el músculo puede considerarse como un cilindro de 35 cm de longitud y de área transversal, calcule el módulo de Young del músculo relajado.

7) Los huesos son menos fuertes bajo tensión que bajo compresión. Si suponemos que un fémur

típico (el hueso más largo del cuerpo) es aproximadamente cilíndrico, con un radio de 2 cm. ¿Cuánta fuerza (en N) se requerirá para extender el hueso en 0.01%? en módulo de Young del hueso es [sugerencia 0.01% corresponde al cociente y equivale a (0.01/100)]

8) Un objeto de módulo de elasticidad ( ) 20 cm de longitud y de

área transversal se somete a una fuerza de compresión de 20 N. Calcule la longitud final.

9) Si se supone que el hueso es sólido ¿Cuánto se acorta (en mm) un fémur de 0.5 m para una persona de 700 N que se encuentra parada en un pie? ( )

10) Calcule la longitud final (en mm) para una barra cilíndrica ( a) de 4 m de

largo y 9 cm de diámetro, si soporta a compresión la carga de un cuerpo de

FÓRMULAS:

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e) ac

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)



Calor y termodinámica

1) Una tetera de aluminio de 400 g contiene 2 kg de agua a ¿Cuánto calor se requiere para elevar la temperatura del agua y tetera hasta ? ( en KJ) (ver constantes en fórmulas).

a) 7.42 b) 742 c) 74.2 d) 7.42 e) 742

2) Por la caída, calcule la elevación de la temperatura del agua ( en ) en la parte más baja de unas

cataratas de 44 m de altura.

a) b) c) d) e)

3) La temperatura de la piel de una persona desnuda, sentada dentro de una habitación a es

de , ¿Cuál es la velocidad neta ( en W ) de perdida de calor por radiación del cuerpo de la persona si el área de la superficie total del cuerpo es de (ver constantes en fórmulas).

a)

b)

c) 54.8

d) 72.3

e) Nac

4) Durante el ejercicio físico la sangre fluye a la piel a la velocidad de 100 g/s. Si la velocidad de transmisión de calor ( en la etapa 1) es de 450 W ¿Cuál es la temperatura de la sangre ( en ) cuando vuelve al interior de cuerpo? (suponga que todo el calor transmitido al exterior procede

de la sangre y que el calor específico de ésta es igual al del agua) ( ⁄ )

a) 35.9 b) 36.1 c) 37.9 d) 38.1 e) 34.9

5) Calcule la masa en gramos de agua, si al pasar de a absorbe 3000 calorías.

a)

b)

c)

d)

e) N



6) Un cubo de hielo de masa 30 gramos se saca del congelador de un refrigerador a una temperatura de C calcule ¿Cuánto calor en kilocalorías será necesario para fundir el cubo de hielo? (recuerde: calcular la cantidad de calor necesaria para que el hielo se funda requiere dos etapas. etapa 1: la temperatura del cubo sube desde C hasta 0 , etapa 2: el cubo se funde de . El calor necesario para fundir el hielo será igual a al a suma de los calores absorbidos en las dos etapas. Datos: c ca ⁄ , Calor latente de fusión del hielo ca ⁄ )

a) 2718 b) 318 c) 2.4 d) 2.7 e) 2082

7) El calor específico del agua es 4169 y su densidad 1000 , mientras el del vapor

de agua tiene un calor especifico de c ⁄ ). El calor latente de evaporación del agua

es de , ¿Cuál es la energía interna necesaria, en J, para que un litro de agua a 80 se convierta en vapor recalentado a 125 ?

a)

b)

c) 2.38

d)

e)

8) A que temperatura (en ) se mantiene la piel de una persona si la interna es , el área de la piel es 2 y la pérdidas por conducción es de 26 cal/s, la conductividad térmica (o calorífica) es

ca c s y el flujo se establece a una distancia de 4 cm.

a)

b)

c)

d)

e)

9) Para mantener a constante la temperatura de una colonia de bacterias (si la temperatura ambiente es de ) debe suministrarse determinada potencia calefactora. Las bacterias están en un recipiente de vidrio de de área y 0.5mm de espesor, cuya conductividad térmica es Calcule la cantidad de calor por unidad de tiempo (en W) que pierde la colonia a través de las paredes del recipiente citado.

a)

b)

c)

d)

e)

10) La temperatura de la piel, normalmente, es de , en tanto que la del organismo . Calcule las pérdidas por conducción (en ca s ) si la conductividad calorífica es ca c s C y este flujo se establece a una distancia de 3 cm. Para el área de la piel use

a) b) c) d) e)

11) La velocidad metabólica de una mujer de 588 N aumenta a 360 W mientras avanza despacio. Si su cuerpo pierde calor a una velocidad de 330 W. ¿Cuánto aumentaría su temperatura interna en 1 hora? ( )

a) b) c) d) e)


12) Durante un transformación isobárica a 1 atmosfera, el volumen de un gas varía desde , hasta , y el gas absorbe 40 J de calor ¿Cuál es la variación de energía interna del sistema? (en J )

a) 35 b) 38 c) -35 d) 40 e) 115

13) Calcule la variación de energía ( en J), para un gas que durante una transformación isobárica a 1 atmosfera, absorbe 20 J de calor, variando su volumen desde hasta

a) 100 b) 20 c) 60 d) -60 e) ac

14) Considere un gas a presión constante de atmosfera contenido en un cilindro al que se le suministran J de calor. Si el trabajo realizado por el gas sobre el pistón es de 1800 J calcule: el cambio de volumen en litros

a) b) c) 18 d) 21 e) ac

15) Refiriéndose al problema anterior ¿Cuál es el cambio de energía interna del gas? (en J)

a)

b)

c)

d)

e) ac

16) Un gas soporta una presión constante de 3 atmósferas y se calienta a partir de Sí su

volumen inicial es de 8 litros y el trabajo realizado de 209.9 J, calcule la temperatura final (en )

a)

b)

c)

d)

e)

17) Calcule el volumen inicial (en litros) durante una transformación isobárica a 1 atm, si el gas absorbe 32 J de calor, su volumen varía hasta y la variación de energía del sistema es de

a)

b)

c)

d)

e)

18) Si un sistema durante una transformación realiza 800 J de trabajo y su variación de energía E es 600 J, calcule cuanto calor (en J) absorbe.

a)

b)

c)

d)

e)


19) El calor específico del hierro es de 443 Si un bloque de hierro de 125 g a una temperatura de se introduce en un litro de agua que se encuentra a ¿Qué temperatura (en ) de equilibrio alcanzará el sistema si está aislado? ( )

a)

b)

c)

d)

e)

20) El hielo tiene un calor de fusión de y un mol tiene una masa de 18 g. si a 50 gramos de hielo a le entregamos 38000 J de calor ¿Qué masa de hielo (en g) quedará al final?

)

b)

c)

d)

e)

21) Cuando el hielo de la pregunta anterior se ha fusionado en agua totalmente, ¿Cuánto calor (en ) adicional necesita entregársele para que su temperatura llegue a ?

)

b)

c)

d)

e)

FÓRMULAS:

(

)



ONDAS

1) Calcule la frecuencia en Hz de una onda sinusoidal de 40 cm de longitud (de onda) cuya velocidad

de onda es 150 m/s.

a) b) c) d) e) ac 2) Calcule la densidad lineal de una cuerda (en kg/m), si la velocidad de la onda es de 120 m/s

cuando la tensión es de 80 N.

a) b) c) d) e) ac

3) Viajan pulsos transversales con una rapidez de 200 m/s a lo largo de un alambre de cobre, tenso cuyo diámetro es 1.5 mm ¿Cuál es la tensión en KN en el alambre? ( )

a) b) c) d) e) ac

4) ¿Cuál es la longitud de onda de una onda sinusoidal cuya velocidad y período son 75 m/s y 0.005

segundos, respectivamente? ( en mm )

a) b) c) d) e) ac

5) Para la ecuación de una onda sinusoidal es ( ) ( ), en la que y están en centímetros ¿Cuál es la longitud de onda (en cm)?

a) b) c) d) e) ac

6) Para una cuerda fija en ambos extremos la nota más baja se consigue para una longitud .

Si la nota más baja en un piano tiene una frecuencia de 25 Hz, la cuerda una longitud de 2 metros y una tensión de 300 N. ¿Cuál es la velocidad de la onda en la cuerda (en m/s)?

a) b) c) d) e)



7) Refiriéndose al ejercicio anterior ¿Cuál es la masa total de la cuerda (en gramos)?

a) b) c) d) e)

8) Calcule la frecuencia (en Hz) de una onda cuyo período es de

a) b) c) d) e)

9) Un estudiante de medicina se sienta a pescar en el borde de un muelle y cuenta las ondas de agua que golpean uno de los postes de soporte de la estructura, en un minuto cuenta 80 ondas. Si una cresta determinada recorre 12 metros en 8 segundos, ¿Cuál es la longitud de onda (en m)?

a) b) c) d) e)

10) Una cuerda de piano de 1.21 m de longitud tiene una masa de 150 g. si se la somete a una tensión

de 6000 N ¿Cuál es la velocidad de la onda producida al ser golpeada por el macillo?

a) b) c) d) e) ac FÓRMULAS:



SONIDO

1) Calcule la energía (en J) que absorbe un tímpano de debido a la incidencia durante

4 minutos de una onda sonora de nivel de intensidad 90 dB.

a) b) c) d) e) ac

2) Un cohete explota a una altura de 300 m produciendo en un punto del suelo verticalmente debajo de él, una intensidad sonora media de durante 0.2 s. ¿Cuál es la intensidad media del sonido a una distancia de 20 m del cohete (en W/ )?

3) Si 12.0 J de energía atraviesan 0.8 c durante minutos, calcule la intensidad (en W/ )

de la onda ultrasónica de gran intensidad. (Esta clase de onda tiene la ventaja de poder usarse sin riesgo de dañar el oído).

4) La ruptura del tímpano se produce a partir de 150 dB. Calcule la intensidad del sonido (en W/ ).

5) El ruido en la calle con un nivel de intensidad sonora de 50 dB será oído en una habitación como

un ruido de 30 dB. Calcule la relación ( ) entre las intensidades sonoras en la calle y en la habitación.

6) La amplitud de presión de una onda sonora es 0.06 , a una distancia de 10 m de su origen.

¿Cuál es la amplitud de presión de la onda que se halla a 120 m de su origen? (

⁄

s)

a) b) c) d) e) ac

a) b) c) d) e)

a) 500 b) 1600 c) 1500 d) 1000 e) Nac.

a) 20 b) 100 c) 200 d) 1500 e) Nac.

a) b) c) d) e)



7) Dos carros se mueven al encuentro con velocidades

y

la bocina del primer

carro suena con una frecuencia ¿Qué frecuencia en Hz, tendrá la señal que oirá el

chófer del segundo carro? (

, es la velocidad de sonido en el aire)

8) Una de las ventajas del ultrasonido consiste en que las ondas ultrasónicas de gran intensidad

pueden usarse sin riesgo de dañar el oído, suponga un ultrasonido de Calcule (en J) la energía que atraviesa durante 1 s.

9) Para el evaluar el desarrollo de un feto, un rayo de frecuencia se enfoca en el abdomen de la futura madre, siendo reflejado por la pared del latiente corazón del feto. Al combinarse las ondas se produce el efecto Doppler con una frecuencia la velocidad del sonido en el tejido del cuerpo es ( s), Calcule la velocidad del corazón

del feto ( en m/s) en la ecuación (

)

10) ¿A qué velocidad relativa (en m/s) se aleja del receptor una sirena que emite un sonido de

frecuencia 300 Hz, Si se mueve hacia la misma con una rapidez de 20 m/s relativa al aire, cuando la frecuencia que escucha es de 280 Hz. (la velocidad del sonido en el aire es de 340 m/s)

11) Una fuente de ultrasonido emite ondas a . Las ondas son reflejadas por las células

sanguíneas que se mueven hacia la fuente a 0.3 m/s. calcule la frecuencia ( en Hz.) del sonido detectado por un receptor en la fuente. La velocidad del sonido en la sangre es de 1500 m/s (use

donde velocidad de las células sanguíneas hacia la fuente).

12) Calcule en m/s la velocidad a la que se acerca una fuente en movimiento a una onda sonora de

5000 Hz, si la frecuencia de la onda reflejada es 5180Hz. (

)

Fórmulas:

=

in

=

a) 874.3 b) 777.96 c) 732.01 d) 732.01 e) 872.07

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) 1 b) c) 1 d) 1 e) Nac.

a) b) c) 180 d) e) Nac



LUZ

1) Una rayo de luz de 589 ( ) de longitud de onda, que viaja a través del aire

( ), incide sobre una lámina plana de vidrio de índice de refracción con un ángulo

de con la normal. Encuentre el ángulo de refracción ( )

2) Refiriéndose a los datos del ejercicio anterior. Si la frecuencia no cambia ¿Cuál es la longitud de

onda en de esta luz en el vidrio?

3) ¿Cual es el ángulo de incidencia ( ) de un rayo luminoso que llega a una superficie agua-aire,

procedente del agua, si el ángulo de refracción en el aire es ( ) y el índice de

refracción del agua es ?

4) Un estanque rectangular de 2 metros se llena hasta el borde de agua cuyo índice de refracción es

. Si un estrecho haz luminoso llega al agua en el propio borde del estanque con un ángulo

de incidencia de ¿A que distancia (en m) de la pared del estanque alcanzará el haz el

fondo? ( )

5) Si un rayo luminoso incide a sobre una capa de agua uniforme que se encuentra sobre una

lámina de vidrio de caras paralelas. ¿Cuáles son los ángulos de refracción en el agua y el vidrio,

respectivamente? (los índice de refracción son )

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)



6) La reflexión total es el fundamento del uso de fibras ópticas las cuales se aplican en medicina

sobre todo en aparatos de endoscopia, o bien, aplicando haces láser directamente en zonas

donde no se puede acceder sin intervención quirúrgica, ¿Cuál es el ángulo critico ( ) para que

haya reflexión total entre el agua y el aire? ( ).

7) En la práctica, las fibras ópticas tienen un revestimiento de vidrio (n ) para proteger la superficie óptica de la fibra. Si la fibra de por si tiene un indice de refracción n ¿Cuál es el ángulo critico (en ) para que tenga lugar la reflexión total de un rayo dentro de la fibra?

8) ¿Con que ángulo (en ) debe incidir un rayo de luz que viaja en el aire sobre un cristal de cuarzo

(n ) para que se refracte dentro del mismo a ? (n )

9) Un rayo de luz va del aire (n= 1.0) a un cristal (n= 1.2) ¿Cuál es (en ) el ángulo crítico para que

exista reflexión total?

10) Un rayo luminoso que viaja en el aire, incide a un ángulo de ( ) con respecto a la superficie aire-vidrio. Calcule el ángulo del rayo refractado, si el índice de refracción de vidrio es de 1.5 y el del aire es 1.

FÓRMULAS:

sin

a) b) c) d) e) .

a) 0 b) 90 c) 67.8 d) 60.7 e) Nac.

a) b) c) d) e) ac.

a) b) c) d) e)

a) 35.26 b) 25.37 c) 50 d) 30.71 e) Nac.



ÓPTICA I

1) Calcule la distancia imagen (en cm), si un objeto se encuentra a 32 cm de la lente convexa de distancia focal + 16 cm.

2) Calcule el aumento de la imagen de un objeto situado 4 cm delante de una lente de distancia focal

6 cm.

3) Un objeto se halla a 27 cm delante de una lente de distancia focal 18 cm. ¿Cuál es el aumento de

la imagen?

4) Un proyector se halla a 6 m de una pantalla de 1.2 m de ancho. Se utiliza una diapositiva de 50

mm, además se desea que la imagen ocupe todo el ancho de la pantalla. Calcular la distancia focal de la lente en cm.

5) Una lente convexa, convergente o positiva forma una imagen derecha cuyo tamaño es 200% del

tamaño del objeto. La imagen se forma a 60 cm de la lente. Calcular la potencia de la lente (en dioptrías).

6) Una lente cóncava, divergente o negativa forma una imagen derecha cuyo tamaño es 60% del

tamaño del objeto. La imagen se proyecta a 25 cm de la lente. Calcular la potencia de la lente (en dioptrías).

7) Para investigar nuestras biológicas se necesita una lupa que logre un aumento de 26. Calcular la

distancia en cm entre la lupa y el objeto. (recuerde: La imagen esta diseñada para un ojo normal)

a) 8 b) 32 c) 28 d) 16 e) 10.67

a) 12.0 b) 0.60 c) 2.40 d) 3.00 e) Imposible determinar

a) 0.40 b) 2.00 c) 54.0 d) 0.50 e) 2.50

a) 0.042 b) 4 c) 24 d) 25 e) Nac

a) 60 b) 0.6 c) 30 d) 1.67 e)Imposible determinar

a) 41.67 b) -0.625 c) -1.6 d) 1.6 e) 6.4

a) 1.04 b) 1.00 c) 25 d) 0.96 e) Nac



8) Un objeto esta colocado a 12 cm de una lente divergente de distancia focal 8 cm. Determine el

aumento y la naturaleza de la imagen.

9) El aumento de la proyección de una película familiar ha de ser de 143 veces a fin de que la imagen

formada sobre una pantalla situada a 576 cm de la lente proyectora satisfaga a la concurrencia. ¿A que distancia (en cm) ha de estar la película de la lente?

10) Un objeto de 6 cm de altura se coloca a 4 cm de una lente divergente, la longitud focal de la lente

es de -24 cm ¿Cuáles son la naturaleza y aumento de la imagen?

FÓRMULAS:

a) 0.4 cm virtual b) 2 virtual c) 0.4 virtual d) 0.4 real e) 2 real

a) 0.25 b) 4.03 c) 3.00 d) 5.00 e) Nac

a) 1.2 virtual b) 1.2 real c) 5.14 real d) 5.14 virtual e) Nac



ÓPTICA II

1) ¿A un hombre de edad avanzada se le prescriben lentes de 2 dioptrías para que pueda leer un libro situado a 25 cm de él. ¿Dónde estaba situado su punto próximo (en cm)?

2) Refiriéndose a los datos del ejemplo anterior, algunos años después el hombre no puede leer cómodamente a menos que coloque el libro a 35 cm de sus ojos. ¿Cuál es la potencia de las lentes que necesita ahora (en dioptrías)?

3) Un hombre tiene su punto próximo a 50 cm del ojo y su punto remoto en el infinito. ¿Cuál es su poder útil

de acomodación? (en dioptrías).

4) Los puntos próximo y remoto de un hombre miope se encuentran a 20 cm y 250 cm del ojo,

respectivamente. ¿Dónde está su punto próximo (en cm.) cuando usa anteojos o gafas?

5) ¿Cual es la potencia (en dioptrías) de la lente necesaria para corregir la miopía en una persona con un

punto remoto de 240 cm?

6) A un estudiante de medicina le recomiendan usar lentes bifocales cuyas componentes tienen distancias

focales 50 cm y -350 cm. ¿Cuáles son sus puntos próximo y remoto en cm?

7) Los límites de acomodación de los ojos de un estudiante son de 18 cm y 80 cm. Cuando usa anteojos,

puede ver lejos con claridad, ¿a que distancia mínima (en cm) ocurre esto?

Un microscopio tiene un objetivo de distancia focal 0.32 cm y un ocular de distancia focal 2.2 cm (está información le sirve para resolver los siguientes 4 ejercicios)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e) Nac.

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) 16.67, b) 50, c) 50, - 25 d) e)

a) 14.70 b) 36.36 c) 64.28 d) e)



8) ¿Dónde debe estar la imagen formada por el objetivo (en cm; con respecto al ocular) para que el ocular produzca una imagen virtual 25 cm delante del ocular?

9) Si las lentes tienen 20 cm de separación ¿Qué distancia (en cm) separa al objetivo del objeto que esta

sobre la platina?

10) ¿Cuál es el aumento total de microscopio?

a) 850.8 b) 713.1 c) d) 582.3

11) ¿A que distancia (en cm) tendría que estar el objeto de una sola lente que diera el mismo aumento?

FÓRMULAS:

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) 0.021 b) 0.036 c) 0.029 d) 0.031 e) 0.050



ELECTRICIDAD

1) En el punto “P”, Calcule el módulo de la fuerza eléctrica (en N) producida por el dipolo sobre una

carga de prueba = C (Ver figura 1).

2) Calcule el módulo de la fuerza total sobre , ejercida por dado que (ver figura 2)

3) ¿Cuál es el campo eléctrico en “P” debido a = +3 C y = C, si = +1.2 C? Datos: a = 2.7

m, c = 6.16 m; A = (Ver Figura 2)

4) Una carga ejerce una fuerza de sobre una carga de prueba = localizada a

de . Calcule el módulo de (en ).

5) Una carga de se ubica a 80 mm de una carga de Determine la intensidad y dirección

del campo eléctrico en el punto medio de una recta horizontal que une las dos cargas (en N/C).

6) La energía potencial de un sistema constituido por dos cargas idénticas es cuando la

separación entre ellas es de ¿Cuál es la magnitud de cada carga?

7) ¿Cuál es el potencial (en kV) a una distancia de de la carga = ? (k, recuerde, es

).

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) nC d) nC e)

a) b) c) d) e)



8) ¿A que distancia (en m), una carga = produce un potencial de 10 kV?

9) El punto A está a 40 mm arriba de una carga = y el punto B se localiza a 60 mm

debajo de la misma carga. Una carga de se traslada del punto B al punto A, ¿Cuál es el cambio registrado en la energía potencial (en mJ)?

10) A cierta distancia de una carga puntual, el potencial es de 1200 V y la intensidad del campo

eléctrico es 400 N/C ¿Cuál es la distancia a la carga (en m)?

Figura 1 Figura 2

240 cm

-4C

40 cm

+4 C

FÓRMULAS:

a) b) c) d) e) Nac.

a) b) c) d) e) Nac.

a) 6 b) 9 c) 3 d) 15 e) Nac.



CORRIENTE

1) Se arma un circuito con tres resistencias de cada una; dos se conectan en serie y una en paralelo con respecto a la fuente. Calcule la corriente (en A) que circula por cada una de ellas si se tiene una fuente de 36 V.

2) La resistencia eléctrica normal de una persona de mano a mano a través del cuerpo es de 2.2 x

. Si una persona toca accidentalmente con las manos dos conductores entre los que hay una diferencia de potencial de 120 V ¿Que intensidad de corriente (en mA) circulara por la misma?

3) Un metro cuadrado de axón tiene una resistencia eléctrica de 0.2 ; si la membrana tiene una

longitud de 7.5 x m, ¿Cuál es la resistividad de la membrana (en m)? (Se supone que la resistencia de la membrana esta producida por el fluido iónico de los poros que la atraviesan).

4) Un equipo médico posee tres resistencias que se conectan en paralelo, si dos de ellas y la

resultante son respectivamente de , y 60/37, Calcule el valor de la tercera resistencia (en ).

5) La resultante de tres resistencias conectadas en serie es de 12.4 m y dos de ella son de 3.1 m

cada una ¿Cuál es el valor (en ) de la tercera resistencia?

6) ¿Qué radio en (m) tiene un conductor de -m de resistividad y cm para que

la resistencia sea de ?

a) 3, 3, 36 b) 0.33, 0.33, 0.167 c) d) 12, 12, 6, e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) 37.5 d) e)

a) 0.25 b) 0.98 c) 1.25 d) 3.88 e) 4.00

a) b) c) d) e) NAC

a) b) c) d) e) NAC



7) Calcule el potencial de (en V) debido a los iones electronegativos CI ( =0.103 mol/lt

y =0.004 mol/lt).

8) Tres resistencias, de , y , se conectan en paralelo. ¿Cuál es el valor de la

resistencia equivalente (en )?

9) Para la siguiente figura, si la fem es 8 V, la intensidad de corriente 0.5 A y = . Calcule (en )

el valor de

10) Calcule la longitud de un conductor de , 1.0 cm de radio y de resistividad.

11) Un axón (cilindro eje o neuroeje) se puede aproximar como un cilindro largo, de de

diámetro y de resistividad. Si la resistencia es de ¿Cuál es la longitud (en cm) de un axón de estas características?

FÓRMULAS:

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)



MAGNETISMO

1) Un cuadro de alambre cuelga entre los polos de un imán (ver figura 1). La sección horizontal del cuadrado tiene cm de largo y el campo magnético es 2700 G. ¿Que corriente (en A) se necesita para producir una fuerza de 2.7 N?

2) Calcule el modulo del campo magnético (en T), en un punto que se halla a 4 cm de un alambre

largo por el que circula una corriente de 8 A.

3) Una bobina circular de 5 cm de radio tiene 300 espiras en las que circula una corriente de 25 mA.

¿Cuál es el campo magnético (en G) en el centro de la bobina?

4) Se tienen dos bobinas de 100 espiras cada una; una es de 3 cm de radio concéntrica con otra de

9 cm de radio. Si por la más grande circula una corriente de 6 A ¿Qué corriente se necesita en la bobina más pequeña para dar un campo magnético de T?

5) Un alambre por el que circula una corriente de 18 A produce una campo magnético de

T. ¿Cuál es el modulo del campo magnético (en T) en este punto si la corriente fuera de 21 A?

6) Dos conductores paralelos, largos y fijos están separados por una distancia de 10 cm. Por uno de

ellos (A) circula una corriente de intensidad 30 A y por el otro (B) una corriente de intensidad 40

A, de sentido opuesto a la que circula por A. Calcule la magnitud de la fuerza por unidad de

longitud (en N/m) que actúa sobre un conductor paralelo a ambos, en su mismo plano y a la

misma distancia de ellos, por el que circula una corriente de 5 A en el mismo sentido que la que

circula por A.

a) Ninguna de las siguientes es correcta b) x c) x d) e) x

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) Ninguna de las siguientes es correcta b) 0.86 c) 1.44 d) 2.30 e) 6.30

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)



7) El campo magnético a 1.2 mm de distancia de un axón durante el paso de una señal nerviosa

(paralela a la longitud del axón) es de T. Calcule el valor (aproximado) de la corriente

correspondiente. (en µA)

8) Dos alambres largos por los que corren = 4 A (a la izquierda) e =12 A (en sentidos

opuestos), están separados d = 20 cm. ¿En que punto a lo largo de la línea infinita que los une, medido desde el conductor 1 el campo magnético se hace nulo? (Ver figura 2, respuesta en cm)

9) Suponiendo que un axón puede considerarse como un conductor rectilíneo, de gran longitud

comparada con su diámetro, por el que circula una intensidad de corriente aproximada de 5 µA, ¿Cuál es la magnitud del campo magnético (en T) creado a 1 cm de distancia? (µ = micro)

10) Un hombre toca accidentalmente el hilo activo de una red eléctrica a 120 V. Si la resistencia

entre su mano y su pie es y la resistencia entre su pie y el suelo es de ,

¿Que corriente circulara a través de él (en mA)? (ejercicio de corriente)

Figura 1. Figura 2.

FÓRMULAS:

a) b) c) d) e)

a) 5 b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)



ÁTOMOS

1) Calcule la longitud de onda para un fotón de 3.45 eV.

a) b) c) d) e)

2) La energía mínima necesaria para arrancar un electrón de un metal determinado es 3.25

eV. Calcule su frecuencia crítica (en Hz)

a) b) c) d) e) 7.84

3) Un microscopio electrónico puede resolver o separar estructuras que son 10 o más veces el

tamaño de la longitud de onda del electrón ¿Cuál es la estructura más pequeña en ( ) que se puede resolver en un microscopio electrónico utilizando electrones de eV?

4) ¿Cuál es el voltaje (en V), para un aparato de Rayos X cuya menor longitud de onda producida es

?

a) b) c) d) e) e) e) d) NAC

5) La energía cinética de un electrón es 200 eV. ¿Cuál es su longitud de onda (en m)?

a) b) c) d) e) d)

6) Calcule la energía consumida (en J) por un tubo de rayos X que opera a 80 KV y 400 mA durante 2 s.

a) b) c) d) e) d)

7) La energía mínima necesaria para arrancar un electrón de un metal determinado es 2.35

eV. Calcule su frecuencia critica (en Hz)

a) b) c) d) e)

a) b c) d) e)



8) ¿Cuál es el rayo X de menor longitud de onda producido por un aparato de rayos X de 120 kV? (en m).

a) b) c) d) e)

9) ¿Qué energía (en eV) posee un cuanto de luz infrarroja de longitud de onda 1000 ?

a) b) c) d) e)

10) Calcule la longitud de onda (en ) de un electrón que ha sido acelerado a través de una diferencia de potencial de 100 V.

a) b) c) d) e)

FÓRMULAS:



NÚCLEOS

1) ¿Cuál es la velocidad de desintegración (en ) de 12 g de empleados para tratar con

radiación a un paciente? La semivida del es ( ).

a) b) c) d) e) d)

2) ¿Cuántas desintegraciones hay en un mol de si su semivida es ?

a) b) c) d) e) d)

3) ¿Cuál es el defecto de masa del (en kg)? (cobalto: masa atómica en conjunto 59.9338 U.A)

a) b) c) d) e) 0.9338 d)

4) De acuerdo al resultado del ejercicio anterior calcule ¿Cuál es la energía de enlace por partícula del

(en MeV)?

a) b) c) d) e) d)

5) ¿Cuántas desintegraciones por milisegundo hay en un mol de ( en )

a) b) c) d) e)

6) ¿Cuántas desintegraciones por segundo hay en un mol de ( )

a) b) c) d) e)

7) Si toda la materia está condensada a la densidad de un núcleo, calcule el radio de una

estrella de neutrones de y densidad (en m).

a) b) c) d) e) d)



8) El radio tiene un período de semidesintregración de 1620 años. ¿Cuál es la masa de una muestra que experimenta 20,000 desintegraciones por segundo (en )?

a) b) c) d) e) d)

9) La constante de desintegración del es de ¿Cuál es su semivida (en años)?

a) b) c) d) e) d)

10) ¿Cuántas desintegraciones por hora hay en un gramo de (en ) período de semidesintegración

a) b) c) d) e) d)

“Somos lo que pensamos. Todo lo que somos surge con nuestros pensamientos. Con nuestros pensamientos, hacemos nuestro mundo”.

FÓRMULAS:


UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE CIENCIAS MÉDICAS UNIDAD DIDÁCTICA DE FÍSICA ING. LUIS DE LEÓN

[email protected] ANEXO A AÑO 2012

Matemática

Vectores

Estática

Cinemática

1 c

1 b

1 c

1 e

2 a

2 c

2 b

2 d

3 d

3 c

3 c

3 d

4 a

4 c

4 b

4 c

5 a

5 d

5 e

5 a

6 c

6 e

6 c

7 e

7 c

7 c

8 c

8 c

8 e

9 b

9 d

9 a

10 d

10 d

10 c

Dinámica

Momentos

Trabajo

Energía

1 d

1 c

1 b

1 a

2 a

2 b

2 d

2 d

3 c

3 e

3 c

3 b

4 e

4 e

4 d

4 e

5 e

5 c

5 b

5 b

6 b

6 d

6 c

6 d

7 c

7 e

7 a

8 b

8 c

8 d

9 e

9 d

9 a

10 d

10 c

10 d

Potencia y velocidad metabólica

Hidrostática

Hidrodinámica I

1 b

1 a

1 d

2 c

2 e

2 e

3 b

3 b 3 c

4 e

4 b

4 e

5 c

5 d 5 d

6 d

6 b

6 c

7 e

7 d

8 d

8 d

9 d

9 c

10 d

10 d



Hidrodinámica II

Gases

Líquidos

Sólidos

1 e

1 b

1 c

1 d

2 c

2 b

2 e

2 a

3 a

3 d

3 a

3 e

4 a

4 b

4 d

4 b

5 d

5 a

5 a

5 e

6 c

6 c

6 d

6 e

7 a

7 b

7 c

7 a

8 d

8 d

8 a

8 b

9 c

9 b

9 d

9 b

10 d

10 c

10 c

10 d

Calor y termodinámica

1 a

2 a

3 d

4 a

5 b

6 d

7 c

8 b

9 d

10 b

11 d

12 c

13 d

14 c

15 b

16 c

17 d

18 d

19 e

20 c

21 b


Ondas

Sonido

Luz

Óptica I

1 c

1 c

1 c

1 b

2 d

2 b

2 e

2 d

3 c

3 d

3 e

3 b

4 a

4 d

4 c

4 d

5 b

5 b

5 d

5 d

6 e

6 a

6 b

6 c

7 d

7 a

7 d

7 d

8 b

8 b

8 c

8 c

9 c

9 e

9 e

9 b

10 d

10 d

10 d

10 e

11 a

12 d

Óptica II

Electricidad 1 b

1 d

2 d

2 d

3 b

3 c 4 d

4 e

5 e

5 b 6 e

6 d

7 d

7 b 8 a

8 b

9 e

9 b 10 c

10 c

11 b

Corriente

Magnetismo

Átomos

Núcleos

1 c

1 c

1 b

1 a

2 b

2 c

2 e

2 b

3 e

3 d

3 e

3 b

4 e

4 d

4 e

4 b

5 c

5 c

5 c

5 b

6 c

6 a

6 c

6 e

7 d

7 a

7 e

7 a

8 d

8 c

8 c

8 b

9 a

9 c

9 e

9 d

10 b

10 e

10 e

10 c

11 e

Fisica Usac Cum

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