Guia de Problemas 2o Cuatrimestre

7/24/2019 Guia de Problemas 2o Cuatrimestre

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FSICA II

RESOLUCI N DE PROBLEMAS

Gua de Trabajos Prcticos

2 CUATRIMESTRE


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TRABAJO PRCTICO N1: INTERACCIN ELCTRICA

1-

Considere tres esferas de igual masa que se hallan cargadas electrostticamente. Laprimera tiene una carga + q y se ubica en un punto de coordenadas (0,0,0); lasegunda tambin de carga + q, se ubica en un punto (L,0,0). La tercera tiene unacarga2q y se ubica en un punto (x,y,0).a. Qu ley utilizara para calcular la fuerza debido a la interaccin elctrica queexiste entre estas partculas cargadas? Explique el significado de las relaciones queen ella se establecenb. Represente en un esquema la fuerza neta que actuar sobre cada partcula,explicitando las consideraciones tericas que realiza para confeccionarlo.c. Es posible en esta distribucin que en alguna de ellas la fuerza neta sea nula?Justifique su respuesta.d. Prediga estimativamente dnde debera ubicarse la tercera carga, para que lafuerza que acte sobre ella sea nula. Justifique su respuestae. Calcule analticamente la posicin de la tercera carga para que la fuerza netasobre ella sea nula y evale en base al resultado hallado las predicciones realizadasen el inciso anterior.

2-Dos cargas puntuales positivas de magnitud q estn situadas sobre el eje y en lospuntos y=+a e y=-a. Una tercera carga positiva de igual magnitud est situada encierto punto del eje x.a. Prediga estimativamente la direccin y sentido de la fuerza ejercida sobre latercera carga cuando su abscisa es x

b. Calcule la fuerza ejercida sobre la tercera carga cuando su abscisa es xc. Prediga, justificando su respuesta, la direccin y sentido de la fuerza ejercida sobrela tercera carga cuando se encuentra en el origend. Compruebe analticamente la respuesta dada al inciso anteriore. Construya, en funcin de x, una grfica de la fuerza que acta sobre la terceracarga, para valores de x comprendidos entre +4 a y4 a.

3-a. Explique el significado fsico de campo elctrico. Cmo se relac ionamatemticamente con la fuerza electrosttica?b. Dibuje las lneas de campo elctrico que se establecen en el espacio debido a lapresencia de una carga puntual negativaq. Prediga la direccin y sentido de la fuerza

que acta sobre una carga de prueba que se coloca en dicha regini. si sta es positiva, yii. si es negativa.

iii. Visite el siguiente link a fin de corroborar virtualmente sus predicciones yresultados utilizando la simulacin que all se propone:http://phet.colorado.edu/sims/charges-and-fields/charges-and-fields_en.html

4-Indicar si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas justificando la eleccin:

1. Si no existe ninguna carga en una regin del espacio, el campo elctrico debeser cero.2. El campo elctrico en el interior de una corteza esfrica uniformemente

cargada es cero.
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3. El campo elctrico en el interior de un conductor en equilibrio electrosttico essiempre cero.4. Si la carga neta de un conductor es cero, la densidad de carga debe ser cero

en todos lo puntos de la superficie.5. El campo elctrico puede llegar a anularse en la vecindad de dos cargaspositivas iguales.6. El campo elctrico puede llegar a anularse en la vecindad de dos cargasiguales pero de signos opuestos.

5-Un pequeo objeto que tiene una carga de -5.10-9 C, experimenta una fuerza haciaabajo de -20.10-9 N cuando se coloca en cierto punto de un campo elctrico.a. Cul es la magnitud, direccin y sentido del campo en dicho punto?b. Cules seran la magnitud y sentido de la fuerza que actuara sobre un protncolocado en ese punto?

6-Con una velocidad v0= 10

7 m/s se lanza un electrn, en una regin confinado por dosplacas paralelas, donde existe un campo elctrico vertical hacia abajo, tal como seindica en la figura.

a. Si el electrn ingresa por un punto situado a igual distancia de las placas y pasajustamente por el borde de la lmina superior cuando egresa de dicha regin, hllesela intensidad del campo elctrico presente.b. Tuvo en cuenta para resolver este problema la atraccin que la Tierra realizasobre el electrn? Justifique cualquiera haya sido su decisin.

7-Cuando se aborda la resolucin de un problema de electrosttica es importantedetenerse a analizar la distribucin de cargas presentes. Teniendo en cuenta esto,plantee una expresin que le permita calcular el campo elctrico generado por lasdistribuciones planteadas en cada uno de los siguientes casos y realice un esquemadonde represente dichas distribuciones de cargas involucradas y el campo elctrico

generado.a) El campo generado en un punto P del espacio por una carga elctrica puntualpositivab)Cmo se modificara la expresin planteada en el inciso anterior si la carga estahora distribuida uniformemente a lo largo de un hilo conductor de longitud L?c) Si dicho hilo conductor se moldea formando un anillo de radio R, plantee laexpresin que le permite calcular el campo en, un punto P ubicado en su eje.d)Extienda el anlisis anterior para calcular el campo elctrico:

a. generado por un disco de radio R uniformemente cargado con densidadsuperficial , en un punto P ubicado sobre su eje.b. generado en un punto P del espacio, por una distribucin esfrica de carga,de radio R y de densidad volumtrica uniforme .

Ev0

1 cm

2 cm


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8-Una partcula de masa m y carga -q est obligada a moverse a lo largo del eje de unanillo de radio a con una carga Q uniformemente distribuida.

a. Halle el tipo de movimiento que efecta la partcula cuando se la libera en lasproximidades del plano del anillo.b. Halle la frecuencia de oscilacin de la partcula.

9-Un disco plano de radio a est cargado uniformemente con una densidad superficialde carga . Calcular la intensidad del campo electrosttico en un punto de su ejepunto debido a tal distribucin de cargas.

10-a. Enuncie la ley de Gauss y explique el significado de las relaciones que en ella seestablecen.

b. Es til la ley de Gauss para calcular el campo elctrico debido a tres cargasiguales situadas en los vrtices de un tringulo equiltero? Explique.

11-Usando la Ley de Gauss para la Electrosttica, calcule el campo electrosttico en todopunto del espacio creado por:

a. Una esfera de radio R y con una carga por unidad de volumen = C/r (donde C esuna constante).b. Una esfera hueca uniformemente cargada de radio interior R1, radio exterior R2ycarga Q.c. Una esfera metlica hueca de radio interior R1, radio exterior R2, en cuyo centro se

encuentra una carga puntual Q.d. Por qu pudo usar la Ley de Gauss para resolver las situaciones anteriores?.Podra haber utilizado la Ley de Coulomb? Justifique sus respuestas.

12-a. Explique el significado fsico de la diferencia de potencial.b. Considere una partcula de prueba que se mueve entre dos puntos mientrasinteracciona con otra carga q (de igual magnitud y signo que la primera) fija en unpunto del espacio. Proponga cmo calcular la diferencia de potencial que se estableceentre dichos puntos en funcin de:

- el campo electrosttico y la posicin inicial y final de la partcula de prueba.- la variacin de energa electrosttica que experimenta la partcula de prueba.

- el trabajo de la fuerza electrosttica que acta sobre la partcula de prueba.c. Si el campo electrosttico en un punto del espacio es nulo: necesariamente sernulo el potencial electrosttico? Presente una situacin que permita ejemplificar surespuesta.

13-Indicar si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas justificando la eleccin:

1- El potencial electrosttico puede llegar a anularse en la vecindad de dos cargaspositivas iguales.

2- El potencial electrosttico puede llegar a anularse en la vecindad de dos cargasiguales pero de signos opuestos.

3- Las regiones con elevado potencial electrosttico corresponden siempre a

regiones donde el campo es tambin intenso.


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4- Las regiones donde se produce una gran variacin del potencial electrostticode un punto a otro, corresponden siempre a regiones donde el campo eselevado.

5- Las regiones donde el potencial es elevado corresponden siempre a regionesdonde el campo electrosttico presenta grandes variaciones de un punto a otro.

6- En una esfera metlica cargada el potencial en su superficie es mayor que enel interior

7- En una esfera metlica cargada el potencial en su superficie es igual que en elinterior

8- En una esfera metlica cargada positivamente el potencial fuera de ella esmayor que en su superficie

9- Utilice, cada vez que sea posible, la simulacin que se propone en el sitiohttp://phet.colorado.edu/sims/charges-and-fields/charges-and-fields_en.htmlpara corroborar sus elecciones

14-Una carga puntual q1= 7,50 C se mantiene estacionaria en el origen.a. Halle el potencial generado por esta carga a una distancia r de ella.b. Una segunda carga puntual q2 = 4,30 C se desplaza sobre el eje x desde elpunto x1 = 0,260 m hasta el punto x2 = 0,380 m. Cunto trabajo realiz la fuerzaelctrica sobre q2?

15-Dos cargas se ubican como se indica en la figura.a) Calcular el campo elctrico en el punto P (especifiquemdulo, sentido y direccin).

b)Hallar el potencial elctrico en dicho punto.c)Otra carga de -3C se coloca ahora en P. Calcular la fuerzaque acta sobre la carga y su energa potencial.d)Una vez colocada la carga en P, un agente externo deberrealizar trabajo para llevarla al infinito o para evitar queespontneamente se mueva hacia all? Justifique su respuesta.Datos: L=3 cm; d=4cm; Q1 = -2 C; Q2 = +4 C.

16-Una carga q de +1 C se coloca a 1 cm de un alambre delgado de 10 cm de largo quese encuentra cargado con +5 C/m.

a. Cmo debe expresar la Ley de Coulomb para poder calcular la fuerza que elalambre ejerce sobre la carga? Por qu?b. Calcule la fuerza que el alambre ejerce sobre la carga.c. Halle la diferencia de potencial existente entre el punto donde est ubicada lacarga y otro, alineado con l, situado a 3 cm del alambre.d. Calcule el trabajo que hay que realizar para llevar la carga dada desde este puntoal anterior.

(-5;0) (5;0)(0;0)

(0;1)q

X

Y

X
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17-Un disco plano de radio a est cargado uniformemente con una densidad superficial

de carga . Calcular el potencial electrosttico en un punto de su eje.

18-Una esfera metlica (de radio R = 2cm) con una carga q, est rodeada por unacubierta metlica de forma esfrica y concntrica, de radio interior R1=4cm y radioexterior R2=5cm. La carga en la superficie exterior de la cubierta esfrica es de+30.10-6C y en su superficie interior es de +25.10 -6C.a. Determine la magnitud y signo de la carga qb. Calcule la fuerza que actuar sobre un electrn cuando se encuentre a 10 cm delcentro de la esferac. Calcule la variacin de energa potencial elctrica que experimentar el electrn sise mueve desde dicha posicin inicial (10cm del centro de la esfera) hasta otra que se

halla a 3cm del centrod. Un agente externo deber realizar trabajo para acercar o para alejar el electrnde la esfera? Justifique su respuesta.

19-Dentro de una esfera hueca de radio interior 4 cm y radio exterior 5 cm se encuentraotra esfera maciza de 2cm de radio. Ambas esferas son metlicas y presentan cargasde 2C (la externa) y -1C (la interna).a. Indicar en un esquema la distribucin de cargas en cada esferab. Determinar el campo elctrico producido por el sistema en todo punto del espacioc. Se desea aumentar la carga de la esfera exterior a 3C, conectndola a una pila.

Calcule la diferencia de potencial que la misma debe ser capaz de generar para lograreste aumento de carga. Represente mediante un esquema cmo conectara la pila a laesfera.

20-Un electrn se encuentra en reposo en un punto A situado a 1 m de una esferaconductora de 1 cm de radio, que tiene una carga de 10 -8C. El electrn, atrado por laesfera, empieza a moverse hacia ella.a. Para calcular la velocidad que tendra el electrn en distintos puntos del espaciopodra considerar que la energa mecnica permanece contaste conforme este seacerca a la esfera. Por qu puede realizar esta consideracin?b. Calcule la velocidad del electrn cuando haya recorrido 50 cm desde A hacia la

esfera.(me=9.110

-31kg; qe=1.610-19C).

c. Calcule la intensidad de la fuerza que actuar sobre el electrn cuando seencuentra a 50 cm del centro de la esfera.

21-I.Una esfera conductora de radio R tiene una carga + Q: cul de los siguientesgrficos representara mejor el campo elctrico en funcin de la distancia r medidadesde el centro de la esfera? Justifique su respuesta.


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II.Considere ahora una esfera de radio a=5 cm que tiene una cargatotal Q. Concntrica con ella hay un cascarn esfrico metlico cuyosradios interior y exterior son b=10 cm y c=25 cm. Se mide el campoelctrico en distintas regiones del espacio y se halla que en r=10 cmdel centro es de 3.6x103 N/C, radialmente hacia adentro y que en elpunto r=50 cm del centro, es de 2x103 N/C radialmente hacia fuera.

a)Indique en un diagrama la distribucin de cargas de este sistema de esferas(indicando el valor de Q, Qint y Qext

b)Calcule el potencial elctrico en un punto r = 20 cm del centro de la esfera.


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TRABAJO PRCTICO N2: CAPACIDAD ELCTRICA. DIELCTRICOS

1-

a. Suponga que un capacitor de placas paralelas est conectado a una batera: porqu cada placa recibe una carga de la misma magnitud exactamente? Explquelo entrminos microscpicos.b.Conociendo el rea de las placas, la separacin entre ellas y la diferencia depotencial aplicada por una batera: cmo podra calcular la carga que puedealmacenar el capacitor?c. Qu ocurre con la circulacin de cargas en el circuito elctrico cuando el capacitorse carga completamente? Por qu?

2-

El capacitor de la figura tiene una capacitancia de 26,0 F e inicialmente estdescargado. La batera suministra 125 V. Despus de haber cerrado el interruptor Sdurante un perodo largo, calcular la carga almacenada por el capacitor.

3-

Dado un capacitor de placas paralelas cuadradas de rea A y separacin d, en elvaco: cul es el efecto cualitativo sobre su capacitancia en cada uno de los casossiguientes? Justifique en cada caso su respuesta.a. si d se reduce

b.si se duplica el rea de ambas placasc. si se deslizan las placas paralelamente entre s de modo que el rea enfrentada delas placas sea del 50%d.si se duplica la diferencia de potencial entre las placase. si se coloca una lmina de cobre entre las placas, pero sin que toque a ninguna deellas

4-

Dos lminas de hoja de aluminio tienen una separacin de 1,20 mm, una capacitanciade 9,70 pF, y estn conectadas a una diferencia de potencial de 13,0 V.a. Calcule el rea de la placab.La separacin disminuye ahora en 0,10 mm mantenindose la carga constante.

Determine la nueva capacitancia.c. En cunto cambia la diferencia de potencial?d.Si al disminuir la separacin entre las placas, la pila hubiese quedado conectada:qu parmetro hubiese cambiado entonces? Justifique su respuesta.

5-

En cierto tipo de teclados de computadora, cada tecla est conectada a una pequeaplaca de metal que sirve como una de las placas de un capacitor de aire de placasparalelas. Cuando se presiona una tecla, la separacin entre las placas disminuye yaumenta la capacitancia. Se utiliza un circuito electrnico para detectar el cambio decapacitancia y determinar qu tecla se presion. En un teclado determinado el rea decada placa metlica es de 49 mm2, y la separacin entre las placas es de 0,6 mmantes de que se presione la tecla. Si el circuito electrnico puede detectar un cambio


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de capacitancia de 0,3 pf, cunto debe presionarse la tecla como mnimo para que elcircuito detecte la presin?

6-Enuncie y justifique cada una de las consideraciones que realice y decisiones quetome para:

a. determinar la capacitancia equivalente de la disposicin de capacitores de la figura.b.hallar la carga y la diferencia de potencial en cada capacitor y la energa del sistema.

Datos: V = 120 V, C1 = 12 F; C2 = 1 F; C3 = 2 F; C4 = 3 F; C5 = 4 F; C6 = 5 Fy C7= 8F

7-

Un condensador C1 de 0.1 F que se ha cargado a 10000 V, se conecta a otro C2,totalmente descargado, de 0.3 F de capacidad.a. Prediga justificadamente, las siguientes cuestiones:

i. La carga final de C1 ser mayor, menor o igual que la de C2?ii. La diferencia de potencial entre las placas de C2 ser mayor, menor o igual

que 10000V?iii. La energa almacenada por el conjunto de capacitores ser mayor, menor o

igual que la almacenada inicialmente por C1?

b.Corrobore analticamente cada una de las predicciones realizadas

8-

Dos condensadores idnticos de placas paralelas de rea cuadrada (de lado L) yseparacin d, inicialmente descargados, se conectan en paralelo. Mediante unabatera se les aplica una diferencia de potencial V0. Luego se desconecta la bateraquedando los condensadores cargados y aislados (todava conectados en paralelo).Se introduce en uno de los condensadores una placa conductora de igual rea yespesor x (con x < d). Calcular: a) la energa almacenada en el sistema inicialmente b)la carga final de cada condensador c) La variacin en la energa almacenada por elsistema al insertar la placa conductora.

9-

Un capacitor de placas paralelas se carga mediante una batera, la cual despus sedesconecta. Entonces se desliza una lmina de material dielctrico entre las placas.Describa cualitativamente lo que le sucede a la carga, a la capacitancia, a la diferenciade potencial, al campo elctrico y a la energa almacenada.

10-

Indicar si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas justificando la eleccin:Un capacitor sin dielctrico se mantiene conectado a una batera. Al introducir undielctrico de constante k (que llena todo el espacio entre las placas):

1. La carga del capacitor aumenta y la capacitancia disminuye

2. La carga del capacitor no vara3. La capacidad y la energa almacenada aumenta k2veces4. La energa almacenada disminuye k veces


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11-

Un capacitor se carga a una diferencia de potencial V. Luego se lo desconecta de lafuente y se le introduce un dielctrico de permitividad relativa rentre sus placas (de

las formas indicadas en las figuras). Para cada configuracin:a) Esquematizar el/los vector/es campo elctrico que se establecen en el vaco y endielctrico, antes y despus de introducirse el mismo.b) Comparar los campos resultantes en cada regin con el que se establece entrelas placas antes de colocar el dielctrico.

12-

Se desea construir un capacitor intercalando una hoja de papel de 0,004 cm deespesor entre hojas de estao. El papel tiene una constante dielctrica de 2,8 y unatensin de ruptura de 50 MV/m.a) Determinar el rea de placa que se necesita para que un capacitor de este tipotenga una capacitancia de 0,3 F.b) Cul es la diferencia de potencial mxima que se puede aplicar si el campoelctrico en el papel no debe exceder la mitad de la tensin de ruptura?

13-

Dos capacitores de placas paralelas iguales (cuyas placas estn separadas 5 cm ytienen 2 m2de superficie) se conectan en paralelo a una fuente de tensin V=1000 V.Una vez cargados se desconecta la fuente. Si se introduce en uno de ellos undielctrico de constante dielctrica k=5, llenando el espacio entre las placas:a. qu carga pasa de un condensador a otro?b.cul es la tensin final de cada uno?

14-

Dos capacitores (C1y C2) de placas paralelas tienen la misma separacin e igual reasuperficial. La capacidad de cada uno de ellos es inicialmente 10 F. Insertando un

dielctrico en el espacio completo entre las placas de C1ste incrementa su capacidada 35 F. Los capacitores de 35 F y 10 F se conectan en paralelo y se cargan conuna diferencia de potencial de 100 V.a)Cul es la energa almacenada en el sistema?b)Cules son las cargas de los dos capacitores?c) Una vez cargados los capacitores se los desconecta de la fuente y se extrae eldielctrico de C1cules son las nuevas cargas de las placas de los capacitores?d)Cul es la energa final almacenada por el sistema?

15-

Entre las armaduras de un condensador plano de 50 cm2de rea, existe una distanciade 10 mm. Cargamos el condensador, con aire entre sus armaduras, a una tensin de100 V; desconectamos la fuente de alimentacin y sin descargarlo introducimos unaplaca de dielctrico de constante k = 5 y de 3 mm de espesor. Calcular:


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a. La capacidad del condensador antes de introducir el dielctricob.La carga libre de las placas del condensadorc. El campo elctrico entre las placas en el espacio no ocupado por el dielctrico

d.El campo elctrico en el dielctrico. Por qu el valor de este campo es menor queel calculado en el inciso anterior? Justifique su respuesta.e. La diferencia de potencial entre las placas del condensadorf. La capacidad del condensador con el dielctrico


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TRABAJO PRCTICO N3: CORRIENTE ELCTRICA Y CIRCUITOS DE C.C.

1-

a. Explique el significado fsico de corriente elctrica e intensidad de corriente.b. Cmo relacionara los trminos: campo elctrico, diferencia de potencial, fuerzaelctrica, electrones para explicar, a nivel microscpico, la naturaleza de una corrienteelctrica en un circuito de CC?c. Los portadores de carga en un alambre metlico son positivos? De no ser as:por qu se los considera como tales? Cules son las diferencias y similitudes entreconsiderar dichos portadores positivos o negativos?

d. La corriente del haz de electrones de una pantalla de video tpica es de 200 A.Cuntos electrones chocan a la pantalla cada minuto?

2-

Indicar si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas justificando la eleccin:1. Si la longitud y seccin transversal de un conductor se duplican, la resistencia

no se altera2. Si la longitud del conductor se duplica y la seccin transversal se reduce a la

mitad la resistencia no se altera3. La resistencia no depende del rea del conductor sino de su resistividad

3-

En un circuito elctrico un fusible es un trozo de alambre diseado para que se funda yen consecuencia para que se abra el circuito, si la corriente excede un valorpredeterminado. Supongamos que el material que compone a un fusible se fundecuando la densidad de corriente llega a 440 A/cm2. Qu dimetro de alambre

cilndrico deber usarse para que el fusible limite la corriente a 0.552 A?

4-

a. En qu se diferencia la f.e.m. de una pila con la diferencia de potencial que seestablece entre sus bornes cuando se la conecta a un circuito elctrico? Justifique surespuestab. La diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito se mide con unvoltmetro: cmo debe conectarse ste?; cmo debe ser su resistencia interna(comparada con las que constituyen generalmente los circuitos)?. Justifique surespuesta.c. La intensidad de corriente que se establece en un circuito se mide con unampermetro, cmo debe conectarse ste?; cmo debe ser su resistencia interna

(comparada con las que constituyen generalmente los circuitos)?. Justifique surespuesta

5-

Dos conductores L1y L2que tienen la misma longitud de 40 m y un dimetro comn de2,6 mm, se conectan en serie. Se aplica una diferencia de potencial de 60 V entre los

extremos del alambre compuesto. La resistencia de los alambres son R1=0,13 y

R2=0,75 respectivamente.a. Prediga justificadamente, las siguientes cuestiones:

i. La densidad de corriente en L1ser mayor, menor o igual que la de L2?ii. La diferencia de potencial entre los extremos L2ser ser mayor, menor o igual

que la medida entre los extremos de L2?

iii. La magnitud del campo elctrico en L1ser mayor, menor o igual que en L2?iv. Corrobore analticamente cada una de las predicciones realizadas


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b. Corrobore analticamente sus prediccionesc. Identifique los materiales de los alambres

6-El ampermetro de la figura mide 2,0 A.

a. Qu leyes aplicara para calcular la corriente que circula por el circuito?.Enncielas y explique su significado

b. Calcule la corriente en las otras dos ramas y la fem de la pila ( )7-Dos resistencias (R1y R2) estn conectadas en paralelo en un circuito cuya corrientetotal es de 0,5 A. La resistencia R1 est en el interior de un calormetro, produciendo1200 J en 10 minutosa. Sabiendo que la intensidad de la corriente que pasa por R2 es de 0,4 A, calcular elvalor de R1.b. Calcular la resistencia equivalente a las dos conectadas en paralelo.c. Calcular la fem del generador capaz de mantener en el circuito la intensidad 0,5 A,siendo su resistencia interna de 1 .d. Si se sustituyen las dos resistencias en paralelo por un conductor cilndrico de32,805 g, calcular su longitud para que no se modifique la intensidad.

Datos: Resistividad del conductor = 1,8.10-6 .cm; densidad del metal: 9 g/cm3

8-

Indicar si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas justificando la eleccinLa energa elctrica transformada en una resistencia es proporcional a:

1. la intensidad de corriente y diferencia de potencial medida entre sus extremos2. la intensidad de corriente y la resistencia3. la resistencia al cuadrado y la diferencia de potencial medida entre sus

extremos4. la resistencia y a la diferencia de potencial medida entre sus extremos5. la tensin de la fuente y la intensidad de corriente

9-En el circuito de la figura, hallar:a. el valor de la resistencia R para que la potencia disipada en R=5 sea de 350 W.b. la energa disipada por el circuito por da

10-

Se conectan en serie a 220 V dos lmparas, cuyas especificaciones son: 220V - 100W y 220V - 40W. Cul de las siguientes afirmaciones es correcta?

a. Las dos iluminan igual,b. Ilumina ms la de 100 W,


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c. Ilumina ms la de 40 W,d. se quema la de 40 We. se quema la de 100 W.

11-

Una lmpara de automvil tiene las siguientes especificaciones: 12V, 48W. Unabatera elctrica de 12V tiene suficiente energa como para alimentar esta lmparadurante aproximadamente 10 horas. Calcule para cuntas horas aproximadamente lealcanzara la energa a esta misma fuente alimentando un circuito constituido por doslmparas iguales a la descripta, conectadas a) en serie, b) en paralelo. Interprete yjustifique las diferencias halladas.

12-

Tres lmparas idnticas estn conectadas a una batera comomuestra la figura. Cuando el interruptor S se cierra:,

a) La intensidad de corriente en el circuito aumenta, disminuye opermanece constante?;b) las lmparas brillan ms, menos o igual que cuando elinterruptor se encontraba abierto?

13-

Un calentador de resistencia R est diseado para funcionar cuandocircula por l una corriente de 12,5 A. Cuando se lo conecta a la reddomiciliaria (220V) como lo muestra la figura, se establece entre losextremos del fusible una diferencia de potencial de 80 V.a)Calcular la resistencia del calentador y del fusible.

b)Si el fusible se funde al pasar una corriente de 20 A cul sera elnmero mximo de lamparitas que podran conectarse en paralelo alcalentador cuando ste est funcionando? Tenga en cuenta que las especificacionesde las lmparas son: 60 W220V.

14-

Una resistencia y un condensador se conectan en serie con una fuente de corrientecontinua.a) Halle una expresin que permita estudiar cmo vara con el tiempo la cargaalmacenada en el capacitor, la intensidad de corriente que circula en el circuito, lacada de potencial en el capacitor y en la resistencia.b) Represente grficamente las expresiones halladas anteriormente.

15-

Considere un circuito serie RC en el cual R = 1 M , C = 5 F y V = 30 V. Halle:a) La carga mxima que adquiere el capacitor. En qu tiempo se adquiere sta?b) La Intensidad de corriente 10 segundos despus de cerrado el interruptor.c) La potencia disipada por la resistencia en t = 5 s.d) La energa almacenada en el capacitor en t = 15 s.

16-

Qu grficas de las que aparecen en la figura, representan mejor el comportamientocualitativo de la carga como funcin del tiempo, en un capacitor cuando steinicialmente cargado, se conecta en serie con una resistencia? Justifique cuali y

cuantitativamente su respuesta.


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17-

Un capacitor de placas paralelas (C= 2F) se carga totalmente al ser conectado a unafuente de 110 V. Luego se lo desconecta de la fuente y se lo conecta a una resistencia

de 1 .a. Si la lmpara brilla hasta que la carga en el capacitor se reduce en un 90% de lainicial: cunto tiempo permanecer encendida dicha lmpara?b. Si se desea duplicar el tiempo en que permanece encendida la lmpara: culdebera ser la capacitancia del capacitor?c. Cmo modificara el capacitor para lograr la capacitancia deseada? Justifique surespuesta.d. Sin modificar el capacitor, proponga qu hara para lograr la capacitancia deseada.Justifique su respuesta.

18-

A un capacitor C1 = 4 F (en el vaco) de placas paralelas se le coloca entre sus

placas un dielctrico de constante k1= 1,5. A otro capacitor C2= 2 F (en el vaco) sele introducen dos dielctricos de constantes k2= 1,4 y k3. Se conectan a una fuente detensin V = 3 V, como muestra la figura.

a. Cul debe ser el valor de k3para que C2almacene la misma energa que C1?b. Si una vez cargados se desconectan de la fuente y se conectan cada uno a unaresistencia, describa cmo variar con el transcurrir del tiempo la carga, corriente,cada de potencial en el capacitor y cada de potencial en la resistenciac. Halle las expresiones matemticas, indicando cada uno de los procedimientosempleados, que le permitan corroborar las descripciones realizadas en el inciso

anterior.d. Qu relacin deber haber entre estas resistencias para que la constante detiempo del capacitor C1sea el doble de la del C2?


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TRABAJO PRCTICO N4: CAMPO MAGNTICO

1-

a. Cul es la diferencia fundamental que hay entre la accin de un campo magnticoy un campo elctrico sobre una partcula cargada?b. Qu trayectorias describir una partcula cargada positivamente que penetra enun campo magntico en una direccin perpendicular a ste? Y si ingresa bajo unadireccin cualquiera?

2-Indicar si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas justificando la eleccin

1. Para que se evidencie la existencia de un campo magntico en una zonadonde se mueve una carga q es necesario que su velocidad sea paralela al campo

2. Cuando una carga elctrica que se mueve con una velocidad v, entra a unaregin de campo magntico B, ste altera la direccin de la velocidad y su magnitud.

3. La fuerza magntica sobre una partcula cargada no realiza trabajo.

3-a. En un cierto instante, un protn se mueve en la direccin x positiva en una regindonde hay un campo magntico en la direccin z negativa. Qu ley utilizara parapoder calcular la fuerza que actuar sobre el protn. Enuncie el significado fsico decada una de las variables y relaciones involucradasb. Cul es la direccin de la fuerza magntica? el protn contina movindose enla direccin x positiva? se mover con distinta velocidad que antes? Justifique surespuesta.c. Dos partculas cargadas se proyectan en una regin donde hay un campo

magntico perpendicular a sus velocidades. Si las cargas se desvan en direccionesopuestas, qu puede usted decir acerca de ellas? Justifique su respuestad. Si una partcula cargada se mueve en una lnea recta a travs de cierta regin delespacio puede usted afirmar que el campo magntico en esa regin es cero?Justifique su respuesta

4-Un electrn del haz de un tubo de imagen de TV es acelerado por una diferencia depotencial de 20000V. Despus pasa por una regin de campo magntico transversal,donde se mueve en un arco circular de 0,13 m de radio. Cul es la magnitud delcampo?

5-Una partcula de masa 2mg tiene carga de -10C y se encuentra en una regin dondela nica fuerza sobre ella es una fuerza magntica, debido a un campo magnticoconstante y uniforme. La magnitud del campo en la ubicacin de la partcula es de 15mT y la velocidad de la partcula es de 2 km/s. El ngulo entre las direcciones delcampo magntico y el vector velocidad de la partcula es 75a. Dibuje la situacinb. Prediga justificadamente el sentido y direccin de la fuerza magntica que actasobre la partcula.c. Determine la fuerza magntica especificando mdulo, direccin y sentido, queacta sobre la partcula.d. Describa, justificando su respuesta, el movimiento y trayectoria que sigue la

partcula. Realice un esquema para representar su respuesta.


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6-Un electrn ingresa con una velocidad de 3.106 m/s en una regin donde hay uncampo elctrico producido por las placas de un condensador que fue sometido a una

diferencia de potencial de 100 V.

a. Calcular la intensidad, direccin y el sentido que deber tener el campo magnticoque evite que el electrn se desve al moverse entre las placas.b. Si se suprime ahora el campo elctrico: determinar el radio de la rbita delelectrn. Chocar contra las placas? Justifique su respuesta numricamente

Datos: me=9.110

-31

kg; qe=1.610

-19

C.

7-Escriba el modelo matemtico que permite calcular la fuerza magntica que actasobre un conductor por el que circula una corriente i, cuando se halla bajo la influenciade un campo magntico externo. Realice un diagrama donde represente todas lasmagnitudes implicadas e indique el significado fsico de cada una.

8-Indicar si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas justificando la eleccinSi el campo magntico de un imn es paralelo a esta hoja de izquierda a derecha: enqu direccin tender que moverse un conductor elctrico perpendicular a esta hoja

cuando la corriente elctrica fluye de abajo hacia arriba?:1. hacia la parte inferior de esta hoja2. hacia la parte superior de esta hoja3. hacia la derecha4. hacia la izquierda5. el conductor no tender a moverse

9-Una espira de alambre cuadrada de 10 cm de lado yace en el plano XY tal como semuestra en la figura. Se aplica un campo magntico paralelo al eje Z, que vara a lolargo del eje X de la forma B=0.1 x [T] (donde x se expresa en metros).

Calculara. el flujo del campo magntico que atraviesa la espira.b. la fuerza (mdulo, direccin y sentido) sobre cada uno de los lados de la espira


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10-Enuncie las leyes que permiten calcular el campo magntico generado por unacorriente elctrica y discuta el campo de aplicacin de cada una. Represente en un

diagrama todas las variables involucradas.

11-Dados los siguientes casos, calcular el campo magntico en el punto P.

12-Dos espiras circulares, paralelas y coaxiales, de radios 6 cm y 10 cm, transportancorriente de sentido contrario e intensidad, 4A y 2A respectivamente, y distan entre s8cm. Calcular:a. El/los punto/s sobre su eje en donde el campo magntico es nulob. El valor del campo magntico resultante en el punto medio del segmento que unesus centros.

13-Dos paseantes consultan una brjula bajo una lnea de transmisin que est 5 m sobreel suelo y por la que circula una corriente de 900 A en direccin horizontal de sur a

norte. Encuentre la magnitud y direccin del campo magntico en un punto del suelodirectamente debajo del conductor. Considere que la magnitud del campo magnticoterrestre es del orden de 0,5 10-4T.a. Afectar la corriente en los conductores a la lectura de la brjula? Justifique suprediccin.b. Calcule el ngulo que se desva la aguja de la brjula (respecto de la lnea NorteSur) y corrobore la prediccin realizada en el inciso anterior.

14-Dos cables largos y paralelos situados en el plano del papeltransportan corrientes iguales en sentidos opuestos como muestra lafigura. En un punto a mitad de distancia entre los cables, el campomagntico es:a)cero,b)hacia dentro de la pgina,c)hacia fuera de la pgina,d)hacia la parte alta o hacia la parte baja de la pgina,e)hacia uno de los dos cables.Elija la respuesta correcta y justifique su eleccin haciendo uso de la ley fsicacorrespondiente.

15-

Por un conductor rectilneo muy largo circula una corriente de 20 A. Un electrn est a1 cm del centro del conductor y se mueve con una velocidad de 5x106m/s.a)Hallar la fuerza que acta sobre el electrn cuando se mueve:

d)a b

II


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i)alejndose perpendicularmente del conductor,ii)paralelo al conductor en el sentido de la corriente yiii)perpendicular al conductor y tangente a una circunferencia concntrica con

el conductor.b)Describa en cada caso (indicando el valor de los parmetros correspondientes) elmovimiento que seguir el electrn.

16-La figura es una vista de la seccin transversal de un cable coaxial. El conductor delcentro est rodeado por una capa de caucho, la cual est rodeada por un conductorexterior, al cual lo rodea otra capa de caucho. La corriente en el conductor interior esI1=1 A hacia fuera de la pgina y la corriente en el conductor exterior es I2=3 A hacia elinterior de la pgina.

a. Qu ley podra utilizar para calcular el campo magntico generado por lascorrientes I1e I2? Justifique su eleccin.b. Determine la magnitud y direccin del campo magntico en los puntos a y b.

17-Se tiene un conductor cilndrico hueco muy largo, de radio interior R1y exterior R2, quetransporta una densidad de corriente J = C r (donde C es una constante). Halle elcampo magntico para a) r < R1, b) R1< r < R2, c) r > R2, d) Cmo hubieran cambiadosus respuestas si la densidad de corriente hubiera sido uniforme?

18-Dos largos conductores paralelos conducen corrientes en la misma direccin, comose indica en la figura. El conductor A conduce una corriente de 150 A y se mantienefijo en su posicin. El conductor B conduce una corriente IB y se deja que deslicelibremente hacia arriba y hacia abajo (paralelo a A), entre un conjunto de guas noconductoras. Si la masa por unidad de longitud del conductor B es 0,1 g/cm: quvalor de la corriente IBse producir en el equilibrio cuando la distancia entre los dos

conductores es 2,5 cm?. Explicite el procedimiento empleado en la resolucin delproblema (indicando, justificadamente, las leyes empleadas, consideracionesrealizadas, diagramas confeccionados, anlisis de resultados, etc)

19-En una instalacin elctrica se conecta a 120 V un alambre recto y largo cuyo ncleo

es de acero (0,25 mm de radio) y est recubierto por cobre (0,5mm de espesor).Paralelo a l se ubica otro alambre (a una distancia de 5cm medida de centro a centro)


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de igual longitud, por el que circula una corriente I=1 A (en direccin entrante a la hoja)Se observa entonces que ambos conductores se atraen.a. Calcule la direccin e intensidad de la corriente que circula por el alambre

compuesto, para una longitud L de los cables.b. Calcule la intensidad de la fuerza magntica con que interaccionan losconductores.c. Calcular el campo magntico neto que se genera entre los conductores (en unpunto equidistante de ambos y a 5 cm por sobre ellos)

20-Un solenoide con arrollamiento compacto de 20 cm de largo tiene 400 vueltas por lasque circula una corriente de 4 A de modo que su campo axial tiene la direccin z.Despreciando los extremos, hallar el campo magntico (B) y el campo magnticoaplicado (B0) en el centro cuando:a. no existe ningn ncleo en el solenoide yb. existe un ncleo de hierro en el solenoide con una imantacin M=1,2 x 106A/m.c. Justifique las diferencias halladas.

21-Considrese un anillo de 10 cm de radio medio en el que se arrollan 1000 espiras a unncleo de hierro. Por el arrollamiento circula una intensidad de corriente de 5A. Elvalor del campo magntico neto en su interior es de 2T:a. La intensidad del campo magntico B0b. La imantacin M


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TRABAJO PRCTICO N5: F.E.M. INDUCIDA

1-

a. A partir de la ley de Faraday, explique qu debe suceder para que en un conductorse genere f.e.m. inducida. Ejemplifique su respuesta.b. Cul es la manera ms sencilla de obtener energa elctrica si slo se dispone deun conductor en forma de espira? Justifique su respuesta.c. Ingrese al sitio http://phet.colorado.edu/sims/faradays-law/faradays-law_en.html einteracte con la simulacin all propuesta a fin de estudiar experimental y virtualmentela ley de Faraday.

2-Indicar si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas justificando la eleccin:1.-La fuerza electromotriz (f.e.m.) de un circuito es proporcional al flujo magntico queatraviesa el circuito.

2.-La intensidad de corriente que recorre una espira siempre tiende a disminuir el flujomagntico que la atraviesa.3.-Para que un campo magntico pueda crear una corriente elctrica en un circuito esnecesario quea) El flujo a travs de la superficie del circuito sea nulo.b) El circuito est colocado perpendicularmente al campo.c) El circuito permanezca en todo momento inmvil.d) El flujo a travs de la superficie del circuito vare con el tiempo.

3-a. Qu ley empleara para decidir la direccin de las corrientes que se inducen en los

sistemas que aparecen en la figura? Justifique su eleccin.

b. Cul es la direccin de la corriente inducida en el resistor R de la figura a?Justifique su respuesta.c. Cul es la direccin de la corriente inducida en R cuando la corriente I en la figurab disminuye rpidamente hasta cero? Justifique su respuesta.d. Una barra de cobre, se encuentra conectada a una resistencia a travs de rielesconductores, como se muestra en la figura c. Dicha barra se mueve (con velocidadconstante) hacia la derecha, en una zona donde existe un campo magntico(constante y uniforme) perpendicular a la superficie que estos elementos conforman.Cul es el sentido la corriente inducida en R? Justifique su respuesta.
http://phet.colorado.edu/sims/faradays-law/faradays-law_en.htmlhttp://phet.colorado.edu/sims/faradays-law/faradays-law_en.htmlhttp://phet.colorado.edu/sims/faradays-law/faradays-law_en.html


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4-En un alternador de automvil de 250 vueltas, el flujo magntico en cada vuelta es

Wbtcos.105,2 4 , donde es la frecuencia angular del alternador y su

frecuencia es f= 3000Hza. En el generador se inducir una fem: por qu?b. Calcule la fem inducida en el alternador como una funcin del tiempo,c. Calcule la mxima fem en el alternador.

5-Una bobina circular de 30 vueltas de 4 cm de radio y 1 de resistencia se pone en uncampo magntico dirigido perpendicularmente al plano de la bobina. La magnitud del

campo magntico vara en el tiempo de acuerdo con la expresin 204,001,0 ttB ,

donde t est en segundos y B est en Tesla.a. En la bobina se inducir una fem: por qu?

b. Calcule la fem inducida en la bobina y la intensidad de la corriente inducida en t =0,5 s

6-Para monitorear la respiracin de un paciente en el hospital, se envuelve alrededor desu pecho una delgada banda que consiste en una bobina de 200 vueltas. Cuando elpaciente inhala, el rea circundada por la bobina aumenta en 39 cm2. La magnitud del

campo magntico terrestre es 50 T y forma un ngulo de 28 con el plano de labobina.

a. En la bobina se inducir una fem: por qu?b. Si un paciente tarda 1,8 s en inhalar, encuentre la fem inducida promedio en la

bobina durante este tiempo

7-Dos rieles paralelos que tienen resistencia despreciable estn separados 10 cm y se

conectan por medio de un resistor de 5 . El circuito contiene tambin barras

metlicas de 10 y 15 que se deslizan a lo largo de los rieles y se alejan delresistor a las velocidades indicadas en la figura. Se aplica un campo magnticouniforme de 0,01 T perpendicular al plano de los rieles. Determine la corriente en el

resistor de 5 .

8-Un anillo conductor circular de radio r = 0,042 m se encuentra en el plano xy en una

regin de campo magntico uniforme B donde: kt

t

t

tBB

3

0

2

0

0 231 . En esta

expresin t0= 0,01 s, B0= 0,08 T (ambos valores constantes) y t es el tiempo. En lospuntos a y b de la figura, existe una pequea separacin en el anillo, y unos cables

conducen a un circuito externo cuya resistencia es R = 12 . No hay campo magnticoen la posicin del circuito externo.


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a. Determine la fem inducida en el anillo en el instante t = 5 10 -3s.b. Cul es el sentido de circulacin de la corriente? Justifique su respuestac. Determine la resistencia interna del anillo, sabiendo que la potencia disipada porlas resistencias es de W106 8 .

9-En una experiencia de laboratorio, una lmpara de resistencia R=6 se conecta a dos

alambres conductores de resitencia despreciable, separados una distancia L = 1,2 m.El circuito se cierra con una varilla mvil y se coloca en una zona donde existe uncampo magntico uniforme de 2,5 T (perpendicular a la espira y entrante a la hoja). Elexperimento consiste en encender la lamparita como consecuencia de mover la varillahacia la derecha a velocidad constante.

a. Cmo es posible que la lmpara se enciendo por moverse la varilla?. Justifiquesu respuestab. Si la lampara est construida para disipar una potencia mxima de 1,5 W: conqu velocidad el experimentador debe mover la barra para lograr que la lmpara disipedicha potencia?.c. Para mover la varilla a velocidad constante, es necesario realizar una fuerza sobreella. Justifique esta afirmacin y prediga justificadamente el sentido y direccin dedicha fuerza.d. Calcule la fuerza que es necesario aplicar sobre la varilla para moverla a lavelocidad indicada. Evale sus predicciones a la luz de los resultados hallados.

10-Determinar que fuerza se ha de hacer sobre la varilla de la figura para que se mueva

con una velocidad v constante. La resistencia interna de la varilla es R y la de la pilaes nula.

11-Una varilla de longitud L se induce a mover con la velocidad constante v a lo largo delos rieles conductores, como se ve en la figura. En este caso el campo magntico en elque la varilla se mueve no es uniforme, sino que lo provoca una corriente i en unalambre largo paralelo. Suponga que v = 5 m/s, a = 10 mm, L = 10 cm e i = 100 A.

r

R

X

Y

Z

a b


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a. Calcular la fem inducida en la varilla;b. Cul es la corriente en la malla conductora? Suponga que la resistencia de lavarilla es de 0,40 y la resistencia de los rieles es despreciable;c. Con qu rapidez se genera energa trmica en la varilla?;d. Qu fuerza debe aplicar a la varilla un agente externo para mantener sumovimiento?;e. Con qu rapidez hace trabajo el agente externo sobre la varilla? Compareesta respuesta con la c).

12-La figura muestra una espira con forma de rectngulo y un alambre recto largo por elque circula una corriente i = 2 t3/2.

a. Por qu se genera una fem en la espira? Justifique su respuestab. Halle la f.e.m. inducida en funcin del tiempoc. Calcule la intensidad de la corriente que circula por la espira en t = 16 s, si laresistencia es de 0,2 .Datos: a = 20 cm; b = 10 cm; c=8 cm.

13-I. Indicar el sentido de la corriente inducida en el circuito dela derecha cuando: a)se aumenta el valor de R y b)cuandose disminuye el valor de R.

II. Una barra conductora de longitud L se mueve sobre dosrieles horizontales sin friccin, en una zona donde existe uncampo magntico constante y uniforme dirigido hacia adentrode la pgina como se muestra en la figura. Para mover la barrahacia la derecha a una velocidad constante de 2 m/s esnecesario aplicar una fuerza de 14 N en la direccin mostrada.a)Por qu es necesario aplicar una fuerza en la direccin y sentido indicada, paralograr que la barra se mueva a velocidad constate?b)Conforme se mueve la barra, cul es la potencia disipada por la resistencia?

14-Un circuito elctrico consta de una lmpara de filamento y una bobina (de resistenciadespreciable) conectados en serie. A travs de un interruptor se puede conectar ydesconectar de este circuito un generador de tensin V.


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a. Discuta lo que suceder con la lamparita al cerrar y al abrir el circuito, como astambin en rgimen estacionario. Justifique su respuestab. Prediga, justificadamente, cmo variar la intensidad de la corriente cuando se

cierra el circuito y se lo deja as durante un gran perodo de tiempo. Representegrficamente sus predicciones.c. Repita la tarea anterior pero para cuando se desconecta el circuito.d. Resuelva el circuito analticamente y compare los resultados con los grficosrealizados anteriormente. Concluya

15-Un circuito electrnico sensible cuya resistencia es de 175 va a ser conectado auna fuente de fem mediante un interruptor. El dispositivo est diseado para funcionarcon una corriente de 36 mA, pero para evitar que se dae, la corriente no puede

aumentar a ms de 4,9 mA en los primeros 58 s despus de que se cierra elinterruptor. Para proteger el dispositivo, se le conecta en serie con un inductor.

a. Por qu se usa una bobina para proteger el circuito?b. Qu fem debe tener la fuente? Suponga una resistencia interna despreciable.c. Qu inductancia se requiere?d. Cul es la constante de tiempo? Cul es su significado?

16-Tres placas metlicas cuadradas A, B y C, cada una de 7,5 cm de lado, estnordenadas como se muestra en la figura. Las placas estn separadas por hojas depapel de 0,45 mm de espesor y poseen una constante dielctrica de 4,2. Una vezcargado totalmente el capacitor, se lo desconecta de la batera y se conecta en seriecon una bobina de 0,6 mH.

a. Halle una expresin que permita estudiar cmo vara la carga en funcin deltiempo. Explicite y justifique el procedimiento empleado al deducir dicha expresinb. Calcule la carga almacenada en al capacitor despus de transcurridos 3 sc. Calcule la energa almacenada en cada elemento despus de transcurridos 3s.

17-El interruptor de la figura se conecta a un punto a durante un largo tiempo. Despus deque el interruptor se mueve al punto b, encuentre:a. la frecuencia de oscilacin en el circuito LC;b. la carga mxima que se acumula en el capacitor y la corriente mxima que circulapor el inductor y t = 3 s.

A

B

C

Papel

Metal

V = 12 V


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TRABAJO PRCTICO N6: CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA

1-

a) Un generador simple, de tensin alterna, consiste en una espira que gira en uncampo magntico generado por imanes permanentes. Explique cmo es posible quese obtenga una f.e.m. alterna de este modo.b) Visite el sitio http://phet.colorado.edu/en/simulation/generator e interacte con lasimulacin all provista para estudiar experimentalmente el fenmeno analizado en elinciso anterior.

2-a)Se entiende por reactancia capacitiva al valor de la capacidad de un condensadorconectado a un circuito CA.b)La reactancia inductiva depende de la frecuencia de la seal o voltaje alterno y de lainductancia de la bobina, de forma tal que a mayor inductancia y menor frecuenciamayor resistencia opone la bobina a la circulacin de una CA.c)Se entiende por impedancia a la oposicin total a la circulacin de la corriente, quepresentan los elementos conectados a un circuito de CA.d)Las siguientes curvas reflejan adecuadamente el desfasaje entre la corriente y latensin en un circuito netamente: resistivo (a), inductivo (b) y capacitivo (c).

e)En una conexin elctrica donde estn presentes varios motores se deben agregarcapacitores a fin de mejorar el factor de potencia.f) Si el factor de potencia de un circuito RLC es uno, significa que el circuito es

netamente resistivo.
http://phet.colorado.edu/en/simulation/generatorhttp://phet.colorado.edu/en/simulation/generatorhttp://phet.colorado.edu/en/simulation/generator


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3-Qu elementos podran conformar los circuitos cuyos diagramas fasoriales seesquematizan en la figura? Justifique su respuesta.

4-El generador en un circuito de CA puramente capacitivo tiene una frecuencia angular

de 100 rad/s y Vmax= 220 V. Si C = 20 Fa) Realice un diagrama de impedancia y explique la informacin que el mismo aportab) Calcule la intensidad de corriente en el circuito en t = 4 ms. Calcule i=0 A en t=0 sc) Realice un diagrama de corriente y tensin y explique la informacin que ste

aporta.

5-Como una manera de determinar la inductancia de una bobina utilizada en un proyectode investigacin, un estudiante conecta primero la bobina a una batera de 12 V y

mide una corriente de 0,63 A. El estudiante conecta despus la bobina a un generadorde 24 V rms (eficaces) y 60 Hz y mide una corriente rms de 0,57 A.a) Realice un diagrama de impedancia y explique la informacin que el mismo aportab) Calcule la inductancia de la bobinac) Realice un diagrama de corriente y tensin y explique la informacin que ste

aporta.

6-Una fuente CA con VMAX= 150 V y f = 50 Hz est conectada entre los puntos a y d dela figura. Calcule la diferencia de potencial los puntos:a) a y b;b) b y c;c) c y d,d) b y d.e) Si con un voltmetro midiramos la cada de potencial en cada instrumento, la

suma de dichos valores no coincidira con el medido entre los puntos ad por qu?Datos: R = 40; L = 185 mH; C = 65F

7-Un generador de corriente alterna se conecta a una "caja negra", por medio de un parde terminales. La caja contiene un circuito RLC, posiblemente un circuito de variasmallas, cuyos elementos y arreglo no conocemos. La tensin y corriente quecaracteriza este circuito son las siguientes:

V(t) = 75 sen ( t) (V) y i(t) = 1,2 sen ( t + 0.2 ) (A).Responda justificando cada una de sus respuestas:a) Cul es el factor de potencia?


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b) Se atrasa o se adelanta la fem a la corriente?c) El circuito que est en la caja, es de naturaleza inductiva o capacitiva?d) Se encuentra el circuito de la caja en resonancia?

e) Debe haber un capacitor en la caja? Un inductor? Un resistor?f) Qu potencia recibe la caja del generador?

8-La fuente de voltaje de la figura tiene una salida V(t) = 100 cos (1000 t) V.

a) Determine para cada circuito la corriente y la diferencia de potencial en cadaelemento.

b) Realice un diagrama fasorial de corriente y tensionc) Calcule la potencia suministrada por la fuente en ambos casos

7-En una instalacin domstica, se hallan conectados en paralelo con la fuente de

suministro, una aspiradora con R = 55 y L = 33 mH, y un televisor con R = 85 .a) Esquematice el circuito y trace un diagrama fasorial del circuito.b) Cunta potencia se usa?c) Qu fraccin usa la aspiradora y cul la TV?

8-Un circuito de CA de 110V Y 60 Hz tiene una resistencia de 8 y una inductancia de10 mH conectados en serie.

a)Cul es el factor de potencia?b)Cul es la capacidad del capacitor que, colocado en serie con el circuitotransformara el factor de potencia en el valor 1?c)En qu fraccin aumenta la intensidad de corriente por la introduccin delcondensador?

9-Un circuito serie de corriente alterna est compuesto por una resistencia de 2, un

condensador de 50 Fy una bobina ideal de H1,0 .a) Calcular la frecuencia del generador para que la corriente est adelantada 45 respecto de la tensinb)Si la tensin mxima producida por el generador es de 12 V qu valor indicar unampermetro conectado en este circuito?c)Calcule la capacitancia que se debe agregar al circuito para poder sintonizar con l,correctamente, una seal de frecuencia f = 200 Hz. Dicho capacitor debe agregarseen serie o en paralelo? Justifique su respuesta.

10-Un circuito RLC serie se haya conectado a una fuente de CA de 200 V de tensin

mxima y 2500 rad/s de frecuencia. La resistencia es de 60 y la capacidad de 8 F.Si la cada de potencial en los extremos del capacitor no puede superar los 150V,halle:


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a)La intensidad de corriente mxima que se establece en el circuito.b) El valor de la inductancia, sabiendo que la corriente del circuito adelanta a latensin de la fuente.

c)El ngulo de desfasaje entre la corriente del circuito y la tensin de la fuente.d)La potencia disipada por el circuito.

11-I.Considere tres circuitos de CA: el primero constituido por un capacitor; el segundopor una bobina y el tercero por una resistencia. Para cada circuito:

a) represente grfica cmo vara en el tiempo la intensidad de corriente decada circuito y la diferencia de potencial que se establece en los extremos decada elemento;b)realice un diagrama fasorial de corriente y tensin.

II.Un circuito serie (presumiblemente RLC) conectado a una lnea de ca de 220 Veficaces y 60 Hz consume una potencia de 200 W y presenta un factor de potencia de

circuito es de 0.5 (con la tensin de la fuente adelantada a la corriente).a)Decida qu elementos (R, L, C) deben indefectiblementeconstituir el circuito.Justifique su eleccin.b) Considere slo aquellos elementos que deben indefectiblemente formarparte del circuito y calcule sus valores.c)Decida qu elemento/s agregar y cmo lo/s conectar para logar que elcircuito alcance la resonancia. Informe el valor del elemento que agregar.d)En condicin de resonancia, calcule la potencia que consumir el circuito.

12-Un circuito consume 280 W de una lnea de CA de tensin eficaz igual a 110 V y 60

Hz. El factor de potencia es 0,48 y el voltaje de la fuente adelanta a la corriente.a) Cul es la resistencia neta del circuito?b) Encuentre la capacitancia del capacitor que producir un factor de potencia unitario

cuando se agregue en serie al circuito RL original.c) Qu potencia consumir entonces de la lnea de suministro de energa?

13-Un generador de corriente alterna se conecta a un circuito RLC. La tensin y laintensidad corriente que circula por este circuito se pueden representar de la siguientemanera:

V(t) = 311 sen (100 t) (V) y i(t) = 53 sen (100 t - 0.18 ) (A).a) Si la caja negra contiene a los tres elementos conectados en serie: calcule la cada

de tensin en cada elemento y realice el diagrama fasorial de corriente y tensin.Considere que L=0,02H.

b) Proponga justificadamente que elemento agregara al circuito original y cmo loconectara (serie o paralelo) para que el nuevo circuito se halle en resonancia.

14-En el circuito de la figura:

a) Encuentre la impedancia equivalente a la derecha delos puntos a y b

b) Determine el valor de la reactancia X de modo que lafuente est en fase con la corriente total. Debe serdicha reactancia inductiva o capacitiva? Justifique

c) Determine el valor de L o de C segn corresponda


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d) Encuentre la intensidad de corriente total que circula por el circuito.Datos: R1= 3 ; C = 25 F; R2 = 100 ; L = 0,1 L

15-En el circuito de la figura calcule:a) La intensidad de la corriente que circula por cada elementob) La diferencia de potencial que se establece entre los extremos de la reactancia

capacitiva de -6j .c) La corriente total se adelanta o se atrasa respecto de la tensin de la fuente?

Justifique su respuesta numricamente.

16-En el circuito resonante en paralelo de la figura se tiene R = 14,1 , XL= XC= 120 . La amplitud de voltaje V del generador es 130 V y A1, A2yA3son ampermetros ideales (impedancia cero) de corriente alterna,calibrados para indicar intensidades eficaces.

a) Calcular la impedancia de cada una de las ramas en paralelo.

17-En un circuito RLC en serie la diferencia de potencial de una fuente de c.a. se atrasarespecto de la corriente en un ngulo de 54. La reactancia del capacitor es de 350 yla resistencia del resistor de 180 . La potencia promedio que la fuente entrega es de140 W.a) El circuito es de naturaleza inductiva o capacitiva? Justifique su respuesta y

represntela a travs de un diagrama fasorial de reactancias.b) Calcule la reactancia del inductor.c) Halle la intensidad de corriente que medira un ampermetro conectado en serie al

circuito.d) Calcule la diferencia de potencial mxima aportada por la fuente.e) Decida justificadamente, qu modificacin hara al circuito para que el mismo entre

en resonancia.


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TRABAJO PRCTICO N7: MOVIMIENTO ONDULATORIO

1-

Indicar si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas justificando la eleccin.Onda es:

1. La elongacin mxima, es decir la mayor distancia que separa unapartcula de su posicin de equilibrio.2. El numero de vibraciones u oscilaciones efectuadas en una unidad de

tiempo3. Un perturbacin que se propaga en el espacio transportando energa sinhaya desplazamiento de materia.4. La distancia entre dos montes o dos valles sucesivos

2-La ecuacin de una onda transversal a lo largo de una cuerda tensa horizontal es:

6001,02),(

xtsentxy (x e y en cm y t en s). Hallar:

a. La amplitud, frecuencia, velocidad y longitud de la ondab. la ecuacin del movimiento del punto x=60 cmc. En qu instante la velocidad del punto x=60 cm es mxima?

3-a. Escriba la relacin que le permite estudiar el efecto Doppler y explique susignificado.b. Considere una fuente que emite un sonido con una frecuencia f. Prediga,justificando sus respuestas, si la frecuencia f percibida por un observador, resulta

mayor o menor que f en las siguientes situaciones:i.la fuente se halla en reposo y el observador se mueve hacia ella con una velocidad

vii.el observador se halla en reposo y la fuente se desplaza hacia l con una

velocidad v.iii.tanto el observador como la fuente se mueven con una velocidad v acercndoseiv. idem que el caso anterior, pero ahora el observador y la fuente se alejan entre s.

c. Corrobore analticamente sus predicciones

4-Al agente de trfico de un cruce de carreteras se le ha dotado de un frecuencmetro(dispositivo de medida de frecuencias sonoras), y al acercarse un coche patrulla

haciendo sonar su sirena, la frecuencia apreciada resulta ser 800 Hz. Sin embargo, alalejarse mide una frecuencia de 650 Hz. Si la velocidad del sonido en el aire es c=340m/s Con qu velocidad marchaba el coche patrulla?

5-Un coche avanza hacia una pared con velocidad v=20 m/s. Emite sonidos con labocina de frecuencia f=300 Hz y velocidad c=340 m/s respecto del aire. Determinar:a. la frecuencia del sonido que percibe un observador situado en la paredb. la longitud de onda del eco que percibe el conductor despus de reflejarse elsonido en la pared.

6-Un helicptero se encuentra en el centro de un helipuerto y su sirena emite un sonidode frecuencia f=400 Hz. Una avioneta se aleja del lugar con una velocidad vB=216


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km/h emitiendo un sonido de igual frecuencia que el de la sirena del helicptero. Unobservador situado en la pista se aleja del helicptero en la misma direccin que laavioneta y hacia ella, con velocidad constante v0=30 m/s. Si la velocidad del sonido en

el aire es c=340 m/s, hallar:a. La frecuencia aparente f' que percibe el observador del sonido emitido por la sirenadel helicpterob. La frecuencia aparente f" que percibe el observador del sonido emitido por laavioneta.

7-La sirena de la ambulancia de la figura emite con una frecuencia f=500 Hz enel momento y posicin indicado. Si su velocidad es v=54 km/h y la del sonido en el airec=340 m/s, hallarla frecuencia que percibir:

a. el agente de trficob. el coche de polica que viaja hacia el cruce con velocidad vp=36 km/h

8-Un hombre se encuentra en lo alto de una torre de altura h. A una distancia d del pie

de sta, un automvil que se dirige hacia ella con una velocidad v, emite un bocinazocon una frecuencia f. El aire se mueve con una velocidad v y en direccin contraria alcoche. Calcular en funcin de estos datos la frecuencia percibida por el hombre de latorre (velocidad del sonido: c=340 m/s).

9-Las bocinas de dos camiones A y B, tienen una frecuencia de 500 Hz cada una. Aesten reposo y Bse mueve hacia la derecha, alejndose de A, con una velocidad de 60m/s.a)Cul es la frecuencia procedente de A percibida por B?b)Cul es la frecuencia procedente de B percibida por A?c)Si la radiacin emitida por A se refleja en B cul ser la longitud de la onda quepercibir A luego de la reflexin?

10-Una ambulancia circula por una avenida a una velocidad de30 m/s, en el sentido indicado en la figura. Su sirena emiteuna frecuencia de f = 100 Hz. Calcule:a) la frecuencia que percibe un observador (O1) parado sobre

la vereda, justo cuando la ambulancia pasa frente a l;b) la frecuencia que percibe otro observador (O2) que camina

hacia la avenida por una calle perpendicular a ella a unavelocidad de 1,5 m/s, cuando la ambulancia pasa por la

interseccin de las calles;c) la frecuencia que percibe un tercer observador (O3) que sealeja de la avenida caminando por una calle diagonal (que


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forma un ngulo de 45 con la direccin en la que avanza la ambulancia) a unavelocidad de 1 m/s, cuando la ambulancia pasa por la interseccin de las calles.

11-a. Escribir la ecuacin de una onda plana transversal de las siguientescaractersticas: El mximo desplazamiento transversal es 8 m. La separacin entredos puntos contiguos que vibran en fase es 10 m, y la velocidad es v=3 m/s.b. Escribir la ecuacin de la misma onda propagndose en sentido contrario.c. Hallar la onda resultante de la superposicin de las dos anteriores. Qufenmeno se produce?d. Utilice la simulacin dada en el sitio http://phet.colorado.edu/sims/wave-on-a-string/wave-on-a-string_en.htmlpara representar la onda descripta anteriormente.

12-Una cuerda de violn de 30 cm con una densidad lineal de masa de 0,652 g/m se pone

en oscilacin nicamente a las frecuencias de 880 Hz y 1320 Hz, correspondientes ados modos consecutivos de vibracin.a. Cmo puede un violinista aumentar la frecuencia fundamental de la notaproducida por una cuerda? Justifique su respuesta.b. Cul es la tensin de la cuerda?c. Escribir la ecuacin de onda estacionaria cuando resuena en la frecuencia de 1320Hz, sabiendo que la amplitud es de 0,05 cm.

13-I. Una cuerda fija por ambos extremos resuena con una frecuencia fundamental de180 Hz. Cul de las siguientes acciones reducir dicha frecuencia a 90 Hz?:

a)Duplicar la tensin y la longitud de la cuerda:b)reducir a la mitad la tensin y mantener fija la longitud;c)mantener fija la tensin y duplicar la longitud;d)mantener fija la tensin y reducir la longitud a la mitad.II. Imagine que colabora en la construccin de pianos y debe probar la idoneidad de unnuevo material para ser usado como cuerda. Se le ha entregado una cuerda de 3m delongitud y 0.0025 kg/m de densidad lineal de masa a la que se le han medido dosfrecuencias resonantes consecutivas a 252 Hz y a 336 Hz. Usted debe:a)comprobar si la cuerda podr ser usada teniendo en cuenta que, por cuestiones deseguridad, la tensin de la misma no debe sobrepasar los 700 N.b)determinar la frecuencia fundamental de vibracin de la cuerda.

14-Una cuerda se hace vibrar con una frecuenciaf = 50Hz como muestran las figuras A y B:

a. Halle una expresin que vincule la frecuencia con la que vibra la cuerda fija en losdos extremos, su longitud y la velocidad con que se propaga la onda. Explicite elprocedimiento empleado al deducir dicha expresinb. Calcule M' para que el aspecto de la cuerda cambie de A a B. Siendo el valor de

M = 1,2kg.
http://phet.colorado.edu/sims/wave-on-a-string/wave-on-a-string_en.htmlhttp://phet.colorado.edu/sims/wave-on-a-string/wave-on-a-string_en.htmlhttp://phet.colorado.edu/sims/wave-on-a-string/wave-on-a-string_en.htmlhttp://phet.colorado.edu/sims/wave-on-a-string/wave-on-a-string_en.htmlhttp://phet.colorado.edu/sims/wave-on-a-string/wave-on-a-string_en.html


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15-Un diapasn vibra sobre un tubo abierto vertical lleno de agua. A medida que sedisminuye el nivel de agua en el tubo (al dejarlo fluir por un pequeo orificio), se

escucha una resonancia cuando el agua ha bajado 17 cm y otra cuando hay unadistancia de 51 cm entre el agua y el extremo abierto del tubo.a. Deduzca una expresin de la frecuencia con que vibra la columna de aire en eltubo en funcin de su longitud y la velocidad de propagacin del sonido en el aire.Explicite el procedimiento empleado al deducir dicha expresinb. Halle la frecuencia con la que vibra el diapasn.c. Represente en los dos casos estudiados, las ondas estacionarias que seestablecen en el tubod. Si la amplitud de las ondas establecidas en el tubo es de 3 cm, escriba la ecuacinde onda correspondiente

16-La bocina de un automvil emite su sonido con una frecuencia f=170 Hz.a. Calcular la longitud de un tubo, abierto de un lado y cerrado en el otro, que entraen resonancia en su modo fundamental con la bocina del automvil, cuando ste estdetenido.b. Cmo hara para calcular la longitud del tubo para que entre en resonancia con labocina del automvil si ahora ste se est moviendo?c. Cuntos centmetros habra que acortar el tubo para que entre en resonancia ensu modo fundamental con la bocina del automvil, cuando ste se mueve hacia el tuboa razn de 30 Km/h?


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TRABAJO PRCTICO N8ECUACIONES DE MAXWELL. ONDAS ELECTROMAGNTICAS

1-a. Explique, segn sus propias concepciones, por qu puede interpretarse la ley de lainduccin de Faraday diciendo que un campo magntico variable genera un campoelctricob. Qu se conoce como corriente de desplazamiento? Qu similitudes ydiferencias tiene con la corriente de conduccin?c. La corriente de desplazamiento se puede medir con un ampermetro?

2-Un campo elctrico uniforme se colapsa a cero desde una intensidad inicial de 0,6

MV/m en un tiempo de 15 s de la manera mostrada en la figura. Calcule la corrientede desplazamiento, a travs de una regin de 1,9 m2perpendicular al campo, durantecada uno de los intervalos de tiempo (a), (b) y (c) mostrados en la grfica.

3-

Supngase que un capacitor de placas paralelas tiene un radio R de 32,1 mm y unaseparacin de 4,8 mm entre placas. Se aplica entre las placas una diferencia depotencial senoidal con un valor mximo de 162 V y una frecuencia de 60 Hz.a. En el interior del capacitor se generar un campo magntico por qu?b. Qu ley le permitira calcular dicho campo magntico? Indique el significado fsicode dicha ley y de las variables y relaciones involucradasc. Halle el valor mximo del campo magntico inducido para:

- r = R y- r = R/2.

4-

El capacitor de la figura se encuentra formado por dosplacas circulares de rea A = 0,1 m, se conecta a una

fuente de potencial V = Vosen t, donde Vo= 200 V y

=100 rad/s. El valor mximo de la corriente dedesplazamiento es id = 8,9 A, despreciando la

deformacin del campo elctrico en los bordes de la placa.a. Cul es el valor mximo de la corriente i?,b. Cul es el valor mximo de d E / dt a travs de la regin que hay entre las

placas?c. Cul es la separacin d entre las placas?d. Determnese el valor mximo del mdulo de B entre las placas a una distancia r =

10 cm del centro.


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5-a. Enuncie el significado fsico del vector de Poynting. Represente en un diagrama lasvariables involucradas.

b. Cul es la relacin, si la hay, entre la intensidad de una onda electromagntica yel valor medio del vector de Poynting?

6-Un aeroplano que vuela a una distancia de 11,3 Km de un transmisor de radio recibe

una seal de 7,83 W / m2. Calcular:a. La amplitud del campo elctrico en el aeroplano debido a esta seal;b. La amplitud del campo magntico en el aeroplano;c. La potencia total radiada por el transmisor, suponiendo que este irradiauniformemente en todas las direcciones.

7-Una onda electromagntica tiene una frecuencia de 100 MHz y se propaga en el vaco.

El campo magntico viene dado por: )(Titkzcos810t;zB

.

a)Halle la frecuencia angular, la longitud de onda, y la direccin de propagacin de laonda.b)Halle el vector campo elctrico indicando el valor de todos los parmetros.c)Escriba el vector de Poynting y calcule la intensidad de esta onda.

8-Una comunidad planea construir una instalacin para convertir la radiacin solar enpotencia elctrica. Requieren 1 MW de potencia, y el sistema que se va a instalar tieneuna eficiencia de 30 % (esto es, 30 % de la energa solar incidente sobre la superficie

se convierte en energa elctrica). Cul debe ser el rea efectiva de una superficieabsorbente perfecta utilizada en una instalacin de este tipo? Suponga un flujo deenerga constante de 1000 W/m2.

9-La radiacin emitida por un lser no es exactamente un haz paralelo, mas bien el haz

se esparce en forma de cono con seccin transversal circular. El ngulo del cono sellama divergencia del haz en la amplitud del ngulo (ver figura).

Un lser de argn de 3,85 kW, que irradia a 514,5 nm, se dirige hacia la Luna en unexperimento para determinar la distancia; el lser tiene una divergencia del haz en la

amplitud del ngulo de 0,88 rad. Halle la intensidad del haz en la superficie de laLuna.

10-Una onda electromagntica se propaga en el vaco en la direccin z. El campoelctrico tiene una amplitud de 5,8 10-3V/m y es paralelo al eje y. La longitud de ondaes 275 nm.

a. Halle la frecuenciab. Halle la amplitud del campo magntico.c. En qu direccin vibrar el campo magntico? Justifique su respuesta.


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d. Escriba las ecuaciones vectoriales para el campo elctrico y para el campomagntico que describen a esta onda.

11-Una antena recibe una onda electromagntica cuyo campo elctrico oscila en ladireccin y. El vector de Poynting asociado viene dado por:

S(z,t)= (100 sen2(10 z + 3.109t); 0; 0), en unidades del SI.a)Cul es la direccin y sentido de propagacin de la onda?b) Halle la longitud de onda y la frecuencia de la onda.c)Halle los vectores campo elctrico y campo magntico asociados a dicha onda.d)Si la fuente que genera dicha onda tiene una potencia de salida de 500 kW e irradiaistropamente: a qu distancia de la fuente se halla la antena receptora?

12-Una onda de radio que se encuentra polarizada, se propaga en el vaco en la direccin

del eje X, teniendo el vector campo elctrico, la direccin del eje Y, transmite unapotencia media de 20W/m2y su frecuencia es de 1MHZ. Determinar las expresionesde E(x,t) y B(x,t) explicitando el procedimiento empleado, consideraciones realizadas yclculos realizados.

13-Una onda luminosa plana, monocromtica, polarizada linealmente, tiene una

intensidad de campo elctrico dada por 0;c65,0

xt10cosE;0E 150

V/m, con E0

una constante, mientras viaja en una pieza de vidrio.a. Cul es la frecuencia de la luz y cul su longitud de onda?b.

Cul es la direccin de propagacin de la onda?c. A lo largo de qu direccin apunta el vector B asociado? Cul es la expresin deB en funcin del tiempo?d. Encuentre la intensidad de la onda.

14-Una onda electromagntica tiene una frecuencia de 100 MHz y se propaga en el vaco.

El campo magntico vale: ][)0;0);cos(1042,3(),( 6 TwtkztzB . Hallar:

a. la longitud de onda y direccin de propagacin de la ondab. el vector campo elctricoc. el vector de Poynting

d. la intensidad media de la onda.

15-Una onda electromagntica que se propaga en el vaco, tiene su campo elctrico dadopor:

E(z,t) = [0,3 cos(1,2x107z - 3,6x1015t) ; 0,3 cos(1,2x107z - 3,6x1015t) ; 0] N/Ccon todas las constantes dadas en unidades MKS.a. Indique la direccin y sentido de propagacin. Justifique su respuestab. Calcule la longitud de onda y la frecuencia;c. Calcule las componentes del vector campo magntico asociadas a lascomponentes del vector campo elctrico; y Calcule el vector de Poynting.


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TRABAJO PRCTICO N9: PTICA GEOMTRICA

1-

a) Siendo que la luz se propaga en lnea recta: por qu basta que en una habitacinse abra una pequea rendija de las ventanas para que puedan verse todos losobjetos presentes en ella?

b) Represente mediante una marcha de rayos cmo hacemos para ver un objetocualquiera. En funcin de ello justifique porqu vemos a travs de cuerpostransparentes y no a travs de cuerpos opacos.

c) Elabore una explicacin cientfica a las siguientes problemticas cotidianas:i. Cmo y por qu ve la hoja donde estn escritas estas preguntas?ii. Si colocara esta hoja dentro de un folio, podra seguir vindola: por qu?iii. Por qu vemos roja a una manzana deliciosa cuando la iluminas con un

foco comn?iv. Un pintor, expresa su arte sobre un pao blanco. Usando pintura roja,

representa uno de los paisajes que ms le ha gustado: el amanecer sobreel Ro de la Plata. Para representar el alba mezcla tmperas roja y amarillaPor qu al utilizar estas pinturas el Sol representado en su cuadro se venaranja, al ser iluminado con un foco comn?

v. En nuestra ciudad suelen utilizarse fuentes de Sodio para iluminar lascalles. Si llevamos un suter blanco, se ver amarillo bajo estascondiciones de iluminacin: por qu?

vi. Imagine que un Venusino vesolamente cuando la luz presenta longitudesde ondas comprendidas entre los 400 (azul) y 500 nm (verde). De qucolor ver l un limn bajo la luz del sol?

vii. De qu color veramos un auto que iluminado con luz blanca se ve

turquesa, al iluminarlo con fuente de Sodio (emite luz amarilla)?Considere que el espectro de reflexin de un objeto que se ve turquesailuminado con luz blanca comprende radiaciones de entre 400 nm, (azul) y500 nm (verde).

viii. Una persona daltnica ve solamente cuando la luz es azul, violeta oceleste. De qu color ver l una pelota de voley (que todo observadornormal ve blanca bajo la luz del sol) si se la ilumina con una fuente deNen (emite luz azul)?

2-Un poste vertical anclado de 200 cm de longitud se extiende desde el fondo de unapileta hasta un punto a 64 cm por arriba del nivel del agua. La luz solar incide a 55

sobre el horizonte.a. Realice un diagrama, indicando marcha de rayos, que permita representar lasituacin a analizarb. Qu ley le permitira calcular la longitud de la sombra del poste en el fondo de laalberca? Enuncie su significado y el de las variables involucradasc. Halle la longitud de la sombra del poste

3-El ngulo lmite que corresponde a la refraccin entre el aire y el hielo es de 45.a. Cul es el significado de ngulo lmite?b. Cules son las condiciones para que se produzca el fenmeno de reflexin total

cuando la luz cambia de medios de propagacin?c. Calcule el ndice de refraccin del hielo.


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d. Cul debe ser el radio de un disco para que, colocado sobre un bloque de hielo,no permita ver una burbuja situada dentro de ste y a 10 cm de la superficie?

4-Un foco puntual est sumergido a una profundidad desconocida x en un lago y en unpunto a 18 m de la orilla. Un observador, cuyo ojo est a 1,5 m del suelo en el bordedel lago, desplaza lentamente su mirada partiendo de la orilla y observa que el primerrayo que emerge del agua se encuentra a 6m de dicha orilla. Si el ndice de refraccindel agua es 4/3 y para el aire lo consideramos 1.a. Realice un diagrama, indicando marcha de rayos, que permita representar lasituacin a analizar. Ubique en l la posicin en la que parecer verse el objeto yjustifique su prediccin.b. A qu profundidad est sumergido el foco luminoso?c. A qu profundidad ve el observador el objeto luminoso?

5-a. Indicar si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas justificando laeleccin

1. La imagen virtual formada por un espejo cncavo es siempre menor queel objeto

2. Un espejo cncavo forma siempre una imagen virtual3. Un espejo convexo nunca forma una imagen real4. Un espejo cncavo nunca forma una imagen real ampliada5. Una imagen virtual solo existe en la mente del observador

b. Ingrese al sitio http://www.educaplus.org/luz/espejo2.html e interacte con lasimulacin all propuesta a fin de evaluar las respuestas dadas con antelacin

6-Un espejo esfrico convexo proporciona una imagen virtual de un objeto que seaproxima a l con velocidad constante. El tamao de dicha imagen es igual 1/10 deltamao del objeto cuando este se encuentra a 8 m del espejo.a. Qu ley puede utilizar para calcular la posicin de la imagen? Justifique surespuesta y enuncie el significado fsico de las variables involucradasb. A qu distancia del espejo se forma la correspondiente imagen virtual?c. Cul es el radio de curvatura del espejo?d. Un segundo despus, el tamao de la imagen formada por el espejo es 1/5 deltamao del objeto. A qu distancia del espejo se encuentra ahora el objeto?e. Cul es la velocidad del objeto?

7-I.-Un estudiante afirma que puede hacer fuego en un da soleado utilizando slo losrayos solares y un espejo cncavo: cmo es posible esto?; podra logarlo usandoun espejo convexo? Justifique su respuesta.II.-Un aficionado a los autos antiguos pule la "taza" de una rueda hasta que seconvierte en un buen espejo esfrico de ambos lados. Cuando mira desde el ladocncavo de la taza ve la imagen de su cara a 30 cm detrs de sta y cuando la davuelta (quedando el vrtice en el mismo lugar) vuelve a ver su imagen pero a 10 cmpor detrs de la taza.a)Cul es el radio de curvatura del espejo?b)A qu distancia est la cara de la taza?

c)Qu caractersticas tiene la imagen que se forma en cada caso?
http://www.educaplus.org/luz/espejo2.htmlhttp://www.educaplus.org/luz/espejo2.htmlhttp://www.educaplus.org/luz/espejo2.html


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8-A 50 cm de la pared plana de una pecera de vidrio, un pez en reposo mira hacia fueraa un gato que est sentado a 50 cm de la misma.

a. Prediga si el pez ver al gato ms cerca o ms lejos de lo que realmente est.Justifique su respuestab. El gato, ver al pez ms cerca o ms lejos de lo que realmente est?c. Qu modelo utilizara para corroborar las predicciones realizadas con antelacin?Explicite el significado fsico de dicho modelo y de las variables involucradas.d. Calcule cun lejos parece el gato para el peze. Halle cun lejos le parece al gato que est el pez

9-Se tall y puli uno de los extremos de una varilla de vidrio (n = 1,58) hasta logrardarle la forma de una superficie hemisfrica convexa de 51,6 mm de radio. La varillatiene 20 cm de largo y el otro extremo plano. Un objeto puntual se coloca sobre el eje,

205 mm a la izquierda del vrtice de la superficie convexa. Halle la posicin de laimagen cuando se mira el objeto desde la derecha de la varilla.

10-Se tiene una copa semiesfrica de radio R, llena hasta el borde de agua. Una aceitunaest suspendida en ella, una distancia b por encima del fondo, tal como muestra lafigura.

a. A qu altura por encima del fondo parecer estar la aceituna, cuando se laobserva desde un punto directamente arriba de la copa?b. Cul es la amplificacin de la aceituna?c. La imagen es real o virtual? Derecha o invertida? Justifique.Datos: a = 2.0 cm; b = 3 cm; R = 6 cm. na= 1,33

11-a. Indicar si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas justificando laeleccin

1. Una lente convergente forma siempre una imagen real del objeto2. Una lente divergente no puede formar nunca una imagen real del objeto3. La distancia lenteimagen en una lente de distancia focal positiva es siemprepositiva4. Una lente divergente tiene distancia focal, en aire, negativa5. En determinadas condiciones una lente delgada biconvexa puede comportarsecomo divergente6. Para que una lente convergente forme una imagen virtual la distancia objeto lente debe ser menor que la distancia focal de la lente

b. Ingrese al sitio http://phet.colorado.edu/sims/geometric-optics/geometric-optics_en.html e interacte con la simulacin all propuesta a fin de evaluar lasrespuestas dadas con antelacin.
http://phet.colorado.edu/sims/geometric-optics/geometric-optics_en.htmlhttp://phet.colorado.edu/sims/geometric-optics/geometric-optics_en.htmlhttp://phet.colorado.edu/sims/geometric-optics/geometric-optics_en.htmlhttp://phet.colorado.edu/sims/geometric-optics/geometric-optics_en.htmlhttp://phet.colorado.edu/sims/geometric-optics/geometric-optics_en.html


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12-I. Se quiere construir una lente que produzca una imagen derecha y aumentada. Dichalente: a) deber ser necesariamente convergente b) deber ser necesariamente

divergente c)puede ser convergente o divergente.

II. Se dispone de un sistemaptico, como el indicado en lafigura, conformado por una lentegruesa equiconvexa (de radioR=22.5 cm, 3 cm de espesor yn=1.5) y un espejo cncavo (de 10cm de radio de curvatura).a)Calcule la posicin y tamao de la imagen final que se formar una vez que seproduzca la reflexin del espejo.b)La imagen ser real o virtual?; derecha o invertida en relacin a la posicin delobjeto?; de mayor o menor tamao que el objeto?

13-Una lente delgada convergente proporciona de un objeto situado delante de ella unaimagen real, invertida y de doble tamao que el objeto. Sabiendo que dicha imagen seforma a 30 cm de la lente,a. Qu ley puede utilizar para calcular la distancia focal de la lente? Justifique surespuesta y enuncie el significado fsico de las variables involucradasb. Calcule la distancia focal de la lente.c. Halle la posicin de la imagen que dicha lente formar de un objeto situado a 5 cmdelante de ellad. La imagen es real o virtual; derecha o invertida; mayor o menor que el objeto?Justifique su respuesta.

14-Dos lentes delgadas, cada una de las cuales tiene una distancia focal de 20 cm, estnalineadas sobre un eje comn, y separadas por una distancia de 30 cm. Un objeto de1cm de altura se sita sobre el eje a 100 cm a la izquierda de la primera lente.a. A qu distancia del objeto se debe colocar una pantalla para poder ver la imagenproducida por este sistema ptico?b. Estime, grficamente, las caractersticas de la imagen: virtual o real; invertida oderecha; aumentada o disminuidac. Compruebe, analticamente, las predicciones realizadas en el inciso anterior y

calcule la altura de la imagen

15-a. Una araa, est a 60cm enfrente de la primera lente de un sistema de dos lentescomo se indica en la figura. Encuentre la posicin de la imagen final en relacin con lasegunda lente.b. Halle el agrandamiento y caracterice, justificadamente, la imagen que se forma

f = -10 cm f = 50 cm

5 cm60 cm

Araa


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100 cm

16-Una lente divergente con una longitud focal de -20 cm y un espejo estn separados100 cm como muestra la figura. No se conoce el radio de curvatura del espejo. Los

rayos de luz paralelos, provenientes de unobjeto infinitamente alejado, entran por la lentecomo se indica en el esquema. Se observa quela imagen final se localiza 20 cm a la izquierdade la lente.a. Determine el radio de curvatura del espejo.b. Es cncavo o convexo? Justifiquec. La imagen final es real o virtual? Justifique.

17-I.Una persona mira su reflejo en el

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