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Trabajo Fisica II

Valor 20 puntos. 10 primera parte, 10 p. segunda parte.

Primera parte:

Hacer las siguientes biografias: Torriceli, Pascal, Arquimedes, Boltzman, Carnot y Kelvin (todas). Tema investigacion: a) Energia eolica (costo instalacion de kWh en RD), energia geotermica, energia de las marejadas. Elija un tema. b) Perpetuum mobile y la conservacion de la energia (historia); muerte termica del universo y entropia (respuesta de Boltzman y de Poincare). Elija un tema. 2 temas de invetigacion por grupo. Resumen de los últimos capítulos (capitulos de termodinamica).

2 parte Diagrama de cuerpo libre es imprescindible. Poner todos los pasos del desarrollo. Seleccion multiple- desarrollo solo si lo pide.

1.- Una rueda de radio r2 se monta sobre un eje de radio r1 (ver figura). Una cuerda enrollada en el eje se fija a un tronco de masa m, cuyo otro extremo descansa sobre una superficie cuyo coeficiente de fricción μ. De la cuerda se cuelga una piedra de masa m, y esa cuerda esta enrollada en Ia rueda. Para que intervalo de valores de m esta en equilibrio el sistema? Depende ese intervalo del ángulo θ que forma el tronco con Ia horizontal?

2-- Si μ = 0.60 y L = 10.0 m, ¿Cual es Ia masa maxima de una persona que pueda alcanzar el premio? (Sugerencia: la fuerza normal en la arista es perpendicular al tronco

3.- Nadie en el parque de diversiones quiere jugar con el latoso niño, porque desarregla el sube y baja como se ve en la figura, para poder jugar él solo. Explica cómo lo hace

4.-- El carrete de la figura es jalado de tres modos, como se ve abajo. Hay la fricción suficiente para que gire. ¿En qué dirección girará ese carrete, en cada uno de los casos?

Explique.

5.-- La temperatura en Furnace Creek en el Valle de la Muerte alcanzó los 134 °F el 10 de julio de 1913. ¿Cuál es la velocidad del sonido en el aire a esta temperatura? a) 321 m/s b) 343 m/s c) 364 m/s d) 375 m/s e) 405 m/s

6.-- La frecuencia fundamental de un tubo resonador es 150 Hz y las siguientes frecuencias de resonancia mayor son 300 y 450 Hz. De esta información, ¿qué puede usted concluir? a) El tubo está abierto en un extremo y cerrado en el otro. b) El tubo podría estar abierto en cada extremo o cerrado en cada extremo. c) El tubo debe estar abierto en ambos extremos. d) El tubo debe estar cerrado en cada extremo. e) El tubo está abierto en ambos extremos para la frecuencia menor solamente.

7- Duplicar la potencia de salida de una fuente de sonido que emite una frecuencia única resultará en ¿qué incremento en el nivel de decibeles? a) 0.50 dB b) 2.0 dB c) 3.0 dB d) 4 dB e) encima de 20 dB

8- Una botella de bebida suave resuena conforme el aire es soplado a través de la cima. ¿Qué ocurre con la frecuencia de resonancia conforme el nivel del fluido en la botella disminuye? A) aumenta b) disminuye c) igual d) imposible de contestar.

9- Un cohete explota a 100 m por encima del suelo. Tres observadores están separados a 100 m de distancia estando el primero (A) directamente debajo de la explosión. a) ¿Cuál es la relación de la intensidad de sonido escuchada por el observador A con aquella escuchada por el observador B? b) ¿Cuál es la relación de

la intensidad escuchada por el observador A con aquella escuchada por el observador C?

10- El sistema acústico mostrado en la fgura es manejado por un altavoz que emite sonido a una frecuencia de 756 Hz. 1)Si la interferencia constructiva ocurre en un instante particular, ¿en qué cantidad mínima debería aumentar la longitud de trayectoria en el tubo en forma de U superior de modo tal que ocurra interferencia destructiva en 1 en su lugar? 2) ¿Qué incremento mínimo en la longitud original del tubo superior producirá nuevamente interferencia constructiva?

11- Un alambre de acero en un piano tiene una longitud de 0.700 0 m y una masa de 4.300 x 10-3 kg. ¿A qué tensión debe estirarse este alambre de modo tal que la vibración fundamental corresponda a un Do central (f = 261.6 Hz en la escala musical cromática)?

12- El coeficiente (experimental) de expansión volumétrica para el aire (y para la mayoría de otros gases ideales a 1 atm y 20°C) es de 3.5 x 10 –3/C°. Utilice la definición del coeficiente de expansión volumétrica para demostrar que este valor puede predecirse, con una muy buena aproximación, a partir de la ley de los gases ideales, y que el resultado se cumple para todos los gases ideales, no sólo para el aire.

13- Sobre una pista de aire horizontal sin fricción, un deslizador oscila en el extremo de un resorte ideal, cuya constante de fuerza es 250 N/m. En la figura la gráfica muestra la aceleración del deslizador en función del tiempo. Calcule la rapidez cuando t = 0.175s a) 331 m/s b) 33.1 m/s c) 3.31 m/s d) mi respuesta es: ___

14- Pide a un amigo que se pare de cara a una pared. Con los dedos de los pies contra la pared, pide que se pare de puntas sin caerse. No lo podrá hacer. Explícale exactamente por qué no lo puede hacer.

15- Una varilla de 1.05 m de longitud con peso despreciable está sostenida en sus extremos por alambres A y B de igual longitud (ver figura). El área transversal de A es de 2.00 mm2, y la de B, 4.00 mm2.El módulo de Young del alambre A es de 1.80 * 1011 Pa; el de B,1.20 * 1011 Pa. ¿En qué punto de la varilla debe colgarse un peso w con la finalidad de producir: a) esfuerzos iguales en A y B? b) ¿Y deformaciones iguales en A y B?

16.- Los trasplantes de órganos se están volviendo algo muy común. En muchos casos, es preciso extirpar un órgano saludable a un donante que falleció y transportarlo en avión a donde está el receptor. Para que el órgano no se deteriore en ese lapso, se le cubre con hielo en un recipiente aislado. Suponga que un hígado tiene una masa de 0.500 kg e inicialmente está a 29 C. El calor específico del hígado humano es de 3500 J/(kg · C ). El hígado está rodeado por 2.00 kg de hielo (L f =3.33 3 105 J/kg, c = 4190 J/kg·°C ) que inicialmente estaba a -10 C. La temperatura final de equilibrio es (junto al hígado): a) 00 C mezcla de hielo y agua b) menor que 00 C c) mayor que 00 C 0 0 d) 0 C solo hielo e) 0 C solo agua

17.- La tasa de consumo de oxigeno cuando se corre a 20.0 km/h es de 60 cm 3/kg/min. Si el metabolismo de 1 cm3 de oxígeno libera unos 20 J de energía. Obtenga la energía requerida para que un hombre de 80 kg viaje 5 km a pie a la rapidez señalada. a) 1.08 x106 J b) 1.44 x106 J c) 5.40 x104 J d) 900 J e) 7.56 x104 J f) mi respuesta es: _____.

18.- En una sorprendente demostración durante una clase, un profesor de física sopla fuerte por encima de una moneda de cobre de cinco centavos, que está en reposo sobre un escritorio horizontal. Al hacer esto con la rapidez adecuada, logra que la moneda acelere verticalmente hacia la corriente de aire y luego se desvíe hacia una bandeja. Suponiendo que el diámetro de la moneda es de 1.80 cm y que tiene una masa de 3.50 g, ¿cuál es la rapidez mínima de aire necesaria para hacer que la moneda se eleve del escritorio? Suponga que el aire debajo de la moneda permanece en reposo.

19.- En un hospital un paciente necesita una transfusión de sangre, que se administrará a través de una vena del brazo por Intra Venosa gravitacional. El médico quiere suministrar 750 cc de sangre entera durante un periodo de 13 min a través de una aguja calibre 18, de 50 mm de longitud y diámetro interior de 1.0 mm. ¿A qué altura sobre el brazo deberá colgarse la bolsa de sangre? (Suponga una presión venosa de 15 mm Hg y η = 1.7 x10 -3 Pl.) Sugerencia: utilice la ecuación de Poiseuille.

20.- Una viga de acero tiene 7.00 m de longitud a una temperatura de 20 0C. En un día caluroso, la temperatura sube a 40°C. Suponga que los extremos de la viga están inicialmente en contacto con soportes verticales rígidos. ¿Qué fuerza ejercerá la viga expandida sobre los soportes, si el área transversal de la viga es de 60 cm 2?