UNIVERSIDAD DON VASCO, A. C. CLAVE 7727UNIVERSIDAD DON VASCO, A. C. CLAVE 7727Colegio de Ciencias y Humanidades

2012 – 2013/2

GUÍA DE ESTUDIOS GUÍA DE ESTUDIOS

FÍSICA II FÍSICA II Clave: 1402

CUARTO SEMESTRE

Profesor: Ing. Carlos R. Ghenno N° de expediente: 05043196

Uruapan, Mich., Enero de 20131

CONTENIDO

Unidad 1 FENÓMENOS ONDULATORIOS

TEMA 1: ONDAS MECÁNICAS.TEMA 2: FENÓMENOS ONDULATORIOS

CUESTIONARIO TEÓRICO.1. Define los siguientes términos: onda mecánica, frecuencia, periodo,

longitud de onda, amplitud, cresta, valle, velocidad de la onda, línea de equilibrio, elongación y nodo.

2. Elabora un mapa conceptual de la clasificando las ondas.3. ¿A qué llamamos ondas longitudinales?4. ¿Pueden las ondas desplazarse en el vacío?5. ¿Cuáles son las principales características de las ondas mecánicas?6. Resume los siguientes conceptos: reflexión, refracción, difracción,

interferencia y resonancia.7. Una onda de 2 m de longitud de onda, periodo de 1 s. y amplitud de

0,5 m. interfiere en fase con otra idéntica a ella que se propaga en el mismo sentido, ¿Qué sucede?

8. Define sonido.9. ¿Cuáles son las cualidades del sonido y descríbelas?10.¿Qué utilidad tienen las ondas mecánicas en nuestra sociedad?11.¿Por qué nos afecta la contaminación sonora?12.¿En que consiste una prueba auditiva?13.¿Cuál es el comportamiento de un sistema de control que de pende de

las ondas mecánicas?14.Enuncia el principio de funcionamiento del ultrasonido y el sonar.15.Menciona las características auditivas de los animales para

comunicarse y para guiarse.

EJERCICIOS PROPUESTOS.1. Supóngase que la figura mostrada representa una onda de una cuerda.

Encontrar lo siguiente: a) Amplitud; b) longitud de onda; c) velocidad; d) frecuencia y e) periodo.

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Solucióna) Amplitud = 1.5 mmb) = 12.5 cm = 0.125 mc) v = 6.25 m/sd) f = 50 Hze) T = 20 ms = 0.02 s

2. Calcular la velocidad con la que se propaga una onda longitudinal cuya frecuencia es de 120 ciclos/s y su longitud de onda es de 10 m/ciclo. Solución. v = 1200 m/s

3. La cresta de una onda producida en la superficie libre de un liquido avanza 0.4 m/s. Si tiene una longitud de onda de 6 x 10 – 3 m/ciclo calcula su frecuencia. Sol f = 66.67 Hz.

4. Calcular la frecuencia y el periodo de una cuerda de guitarra, si tiene una velocidad de propagación de 140 m/s y una longitud de onda de 0.3 m/ciclo. Solución. f = 0.46 KHz y T = 2.14 ms.

5. Un barco provisto de un sonar emite una señal ultrasónica para determinar la profundidad del mar en un punto. Si la señal tarda 1.2 s en regresar al barco, a una velocidad de propagación de 1450 m/s ¿cuál es la profundidad del mar en ese lugar? Solución. Profundidad = 870 m

6. Un cañón dispara un proyectil y 3.5 s después de ser expulsado se escucha el ruido de la explosión. ¿A que distancia del cañón se encuentra el observador? Considere la velocidad del sonido en el aire de 340 m/s. Solución d = 1190 m

7. Calcular las longitudes de onda de dos sonidos cuyas frecuencias son 250 Hz y 2,400 Hz. Si se propagan en el aire a 340 m/s y en el agua a 1435 m/s. Solución 1.36 m/ciclo, 0.14 m/ciclo, 5.74 m/ciclo y 0.60 m/ciclo.

Unidad 2 FÉNOMENOS ELECTROMAGNÉTICOS

TEMA 1: CARGA ELÉCTRICATEMA 2: CAMPO, ENERGÍA POTENCIAL Y POTENCIAL ELÉCTRICOTEMA 3: CORRIENTE Y DIFERENCIA DE POTENCIALTEMA 4: FENÓMENOS ELECTROMAGNÉTICOSTEMA 5: ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

CUESTIONARIO TEÓRICO.1. Define carga eléctrica.2. ¿En que consiste la electrización de un cuerpo por frotamiento,

inducción y contacto?3. Enuncia la ley de Coulomb.4. Representa el campo eléctrico y descríbelo.5. ¿Cómo adquiere energía potencial una carga eléctrica?6. ¿Qué es el potencial eléctrico?7. Los materiales se clasifican en conductores, aislantes y

semiconductores, explica cada uno brevemente.8. Define corriente eléctrica y resistencia eléctrica.9. Expresa la ley de Ohm.10. ¿Cuáles son los elementos de un circuito eléctrico?11. Menciona las características de cada tipo de circuito (serie,

paralelo y mixto).3

12. ¿Qué importancia tiene el uso racional de la energía eléctrica?13. ¿Cuál sería tu proyecto para mejorar el medio ambiente por

consumo de energía? 14. Describe el experimento de Oersted.15. Utiliza un diagrama para representar el campo magnético en un

conductor recto, una espira, una bobina y un solenoide.16. Esquematiza la fuerza entre dos conductores rectos por que

circula una corriente.17. Describe el principio de Lorentz.18. Indica el funcionamiento de un motor eléctrico, un generador

eléctrico y un transformador.19. Describe el principio de inducción electromagnética de Faraday.20. ¿Cómo se produce un campo electromagnético?21. Detalla el espectro de ondas electromagnéticas por su

frecuencia, energía y longitud de onda.22. ¿Cómo se clasifican las ondas electromagnéticas de acuerdo a su

beneficio y daño?23. Traza el espectro electromagnético de la luz visible.24. ¿Es constante la velocidad de la luz? Justifica tu respuesta.25. Especifica algunos usos y aplicaciones de las ondas

electromagnéticas en el hogar, la industria y la medicina.

EJERCICIOS PROPUESTOS.1. Calcular la fuerza eléctrica entre dos cargas cuyos valores son: q1 = 2

mC y q2 = 4 mC, al estar separados en el vacío una distancia de 30 cm.Solución. F = 8 x 10 5 N.

2. Una carga de 2 C se encuentra en el aire a 60 cm de otra carga. La fuerza con la cual se rechazan es de 300 mN. ¿Cuánto vale la carga desconocida? Solución. q = 6 C

3. Determinar la distancia a la que se encuentran dos cargas eléctricas de 70 nC al rechazarse con una fuerza de 4.41 mN. Solución d = 10 mm

4. Una carga de prueba de 300 nC recibe una fuerza horizontal hacia la derecha de 2 x 10 – 4 N. ¿Cuál es el valor de intensidad del campo eléctrico en el punto donde esta colocada la carga de prueba? Solución E = 6.66 x 10 2 N/C

5. Una carga de prueba de 2 C se sitúa en un punto en el que la intensidad del campo eléctrico tiene un valor de 5 x 10 2 N/C. ¿Cuál es el valor de la fuerza que actúa sobre ella? Solución F = 1 mN

6. La intensidad del campo eléctrico producido por una carga de 3 C en un punto determinado es de 6 x 10 6 N/C. ¿A que distancia del punto considerado se encuentra la carga?

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Solución d = 67 mm7. Determinar la intensidad del campo eléctrico en el punto medio P entre

dos cargas puntuales q1 = 8 nC y q2 = 3 nC separadas por una distancia de 140 mm. Calcular también la fuerza que actuaría sobre una carga de 2 nC si se colocara en el punto P de esas mismas cargas. Solución E = 9.19 x 10 3 N/C (hacia la derecha), F = 1.84 x 10 – 5

N8. Una carga de 7 C se coloca en un determinado punto de un campo

eléctrico y adquiere una energía potencial de 63 x 10 – 6 J. ¿Cuál es el valor del potencial eléctrico en ese punto? Solución V = 9 V

9. Determinar el valor del potencial eléctrico a una distancia de 10 cm de una carga puntual de 8 nC. Solución V = 7.2 x 10 2 V

10. Determinar la intensidad de la corriente eléctrica en un conductor cuando circulan 86 C por una sección del mismo en una hora. Expresar en mili ampere. Solución I = 23.9 mA

11. ¿Cuántos electrones pasan cada segundo por una sección de una conductor donde la intensidad de la corriente es de 5 A? Solución e = 3.13 x 10 19 electrones

12. Un alambre conductor deja pasar 6 A al aplicarle una diferencia de potencial de 110 V. ¿Cuál es el valor de su resistencia? Solución R = 18.33

13. Calcular la diferencia de potencial aplicada a una resistencia de 10, si por ella fluyen 5A.

Solución V = 50 V 14. Obtener la potencia eléctrica de un tostador de pan cuya

resistencia es de 40 si por ella circula una corriente de 3 A. Solución P = 360 W

15. Por la resistencia de 30Ω de una plancha eléctrica circula una corriente de 4 A al estar conectada a una diferencia de potencial de 120 V. ¿Qué cantidad de calor produce en 5 min? Q = 0.239(I2Rt)Solución Q = 34,416 cal

16. En la siguiente conexión mixta de resistencias, determinar: a) La resistencia equivalente del circuito y b) La intensidad de la corriente total.Sol a) R = 16.31 b) I = 736 mA

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Unidad 3 FÍSICA Y TECNOLOGÍAS CONTEMPORANEAS

TEMA 1: CUANTIZACIÓN DE LA MATERIA Y LA ENERGÍA.TEMA 2: LA RELATIVIDAD ESPECIAL.TEMA 3: APLICACIONES DE FÍSICA CONTEMPORÁNEA.

CUESTIONARIO TEÓRICO.1. Sintetiza los siguientes problemas que la física clásica no logró

explicar: a) Teoría de la luz (onda o partícula)b) los espectros luminosos de emisión y absorción de gases

calentados o sometidos a descargas eléctricas y c) La ausencia de una base molecular para la termodinámica.

2. Explica brevemente el efecto fotoeléctrico.3. Menciona algunas aplicaciones del efecto fotoeléctrico.4. Detalla las diferencias entre los diferentes modelos atómicos:

a) J. J. Thomsonb) E. Rutherfordc) N. Bohr

5. Describe el espectro de emisión y absorción del hidrógeno mediante el modelo atómico de Bohr.

6. ¿En que consisten las series de Balmer?7. Describe el tipo de fotones obtenidos en cada serie de emisión. 8. Reseña el trabajo de los siguientes físicos:

Max Planck, J. C. Maxwell, H. Hertz, A. Einstein, W. Heisenberg, E. Rutherford, N. Bohr, L. De Broglie, J. J. Thomson, y E. Schrödinger.

9. Comenta brevemente la importancia de la Teoría cuántica.10.¿Qué entiendes por relatividad?11.¿Cuál es la diferencia entre la relatividad de Newton y la relatividad de

Einstein?12.Menciona los postulados de la relatividad especial de Einstein.13.Ilustra la relación relativista de masa energía. 14.Explica en forma sencilla la producción de energía nuclear.15.Describe los procesos de fisión y fusión nuclear.

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16.Menciona algunas aplicaciones de los radio isótopos.17.Explica la producción de la energía en el Sol debida a las reacciones de

fusión.18.Describe en que consiste una reacción en cadena durante la fisión

nuclear.19.Explica que ventajas tiene el uso pacífico de la fisión nuclear y cuales

son sus desventajas si es empleada como arma nuclear.20.Comenta el funcionamiento y uso del Rayo láser, la fibra óptica y los

superconductores.21.¿Qué entiendes por cosmología?22.Describe los nuevos modelos del universo y su evolución.23.¿Cómo describes un hoyo negro?24.Enuncia el trabajo del científico Stephen Hawking.25.¿Cuál es tu visión del mundo al terminar este curso básico de Física?

EJERCICIOS PROPUESTOS.1. ¿Cuál es la longitud de onda de la luz, en la cual los fotones tienen una

energía de 6.0 eV? Solución = 530 nm

2. Cierta lámpara de sodio radia 20 W de una luz amarilla ( = 589 nm). ¿Cuántos fotones de luz se emiten de la lámpara cada segundo? Solución 5.93 x 10 19 fotones

3. ¿Cuál es la función trabajo del sodio metálico si la longitud de onda del umbral fotoeléctrico es de 680 nm? Solución 1.83 eV

4. Calcular la energía de un cuanto o fotón de luz producida por una radiación electromagnética cuya longitud de onda es de 6 x 10 – 7 m y expresarla en eV. Solución 3.31 x 10 – 19 J = 2.07 eV

5. Calcule la longitud de onda de las tres primeras líneas espectrales del hidrógeno atómico según la serie de Balmer, n = 2. (Las tres primeras líneas provienen de n = 3, 4, y 5) Solución 656.3 nm, 486.2 nm y 434.1 nm.

BIBLIGRAFÍA

Pérez Montiel, Héctor, Física, Ed. Patria, México 2001. Tippens, Paul, Física conceptos y aplicaciones, 6° Ed. Mc Graw

Hill, México 2005. Serway, Raymond, Física, 6° Ed. Thomson, México 2005. Hewitt, Paul, Física conceptual, Ed. Pearson, México 2002. Bueche, Frederick, Física fundamental, Ed. Mc Graw Hill, México

1984.

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