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Nombre:
C.I.:
Examen Física General II (Biociencias – Geociencias)
6/3/2009
Masa del electrón=9,11 x 10-31 kg; e=1,602x10-19 C; Resistividad del cobre=1,7 x 10-8 Ω.m; Resistividad del
hierro=8,90x10-8Ωm; h=6,626x10-34 J.s; μo=4πx10-7 T.m/A; Velocidad del sonido en el aire=343 m/s;
λ
índice de refracción del agua=1,33; c=3x108 m/s; k=8,99x109 Nm2/C2; g=9,8 m/s2; I0=10-12 W/m2
1.
A través de un hilo se cuelga una partícula de carga q y masa m, de una línea vertical muy larga que
puede cargarse uniformemente con diferentes densidades lineales de carga λ. Cuando se utiliza λ = 10-3 C/m,
se observa que el hilo forma un ángulo de 15° con la línea. ¿Qué densidad de carga deberá utilizarse para que
forme un ángulo de 40°?
a) λ = 2,7x10-3 C/m b) λ = 7,8x10-3 C/m c) λ = 3,1x10-2 C/m d) λ = 9,6x10-2 C/m e) λ = 5,5x10-1 C/m
40o
2.
La figura muestra una barra vertical muy larga que se mueve sin fricción y a velocidad constante
v=10 cm/s sobre dos rieles simétricos respecto a un eje horizontal por O, que forman entre sí un ángulo recto.
La barra se mantiene siempre vertical durante su movimiento, y tiene una resistencia por unidad de longitud de
5 Ω/m, mientras que los rieles tienen resistencia despreciable. El conjunto se encuentra dentro de un campo
magnético entrante de intensidad B = 0,10 T. Si en el instante inicial el centro de la barra coincide con el punto
O, ¿qué corriente circula por el circuito?
a) 0,8 mA
b) 2 mA
c) 5 mA
d) 50 mA
e) 0,33 A
3.
Una onda transversal en una cuerda es excitada imponiendo en un extremo un movimiento periódico de amplitud
A y frecuencia f. Si deseamos cambiar la forma de excitarla sin alterar ni la velocidad de propagación de la onda ni el
rango de velocidades con el que oscila cada punto (definido por sus velocidades mínima y máxima), ¿cuál de los siguientes
cambios debemos hacer?
a) imponer el doble de amplitud y la mitad de frecuencia
b) imponer la mitad de amplitud y la mitad de frecuencia
c) imponer el doble de amplitud y el doble de frecuencia
d) imponer el doble de amplitud y la cuarta parte de frecuencia
e) imponer el doble de amplitud y dejar igual la frecuencia
4.
Diga cual de las siguientes opciones es correcta:
I) la luz roja de un laser posee menor longitud de onda en el agua que en el aire.
II) En el caso donde hay reflexión total de la luz en la superficie entre dos medios, el ángulo de incidencia debe exceder un
cierto valor que depende de los índices de refracción de ambos medios.
III) Tenemos dos capacitores con la misma capacitancia pero de distinto tamaño, el mas grande de ellos será capaz de
obtener una diferencia de potencial mayor con la misma carga almacenada.
IV) Las partículas cargadas en un campo magnético no experimentan aceleración.
a) Son todas correctas
b) I y II son correctas
λ
c) II y III son correctas
d) I, III y IV son correctas
R
e) Ninguna es correcta
5.
Sobre una placa de Bario (función trabajo Φ = 2,5eV) cuadrada, de lado L = 1,0 mm, incide un
Bario
haz de luz de longitud de onda λ = 400nm. Un campo magnético de módulo B y dirección perpendicular
al plano de la figura ocupa una región de radio R = 20cm cuyo eje pasa por la placa de Bario. El campo
magnético, necesario para que ningún electrón una vez emitido escape de dicha región, debe verificar:
(Nota: suponga que la región donde hay campo magnético es un cilindro infinito y que los electrones son
emitidos en el plano de la figura.)
a) B ≥ 13 μT
b) B ≥ 26 μT
c) B ≤ 39 μT
d) B ≤ 13 μT
e) B ≤ 26 μT
6.
Un buque científico emite pulsos de sonido con un sonar experimental de 20,00 MHz al navegar hacia el oeste a
25km/h. El operador del sonar detecta una señal reflejada de un submarino que está hacia el oeste del buque y observa que
la frecuencia de la señal percibida es de 20,22 MHz. Si el submarino se mueve en la dirección este-oeste, su velocidad es:
(Nota: La velocidad del sonido en el agua es aproximadamente 5616km/h)
a) 81,7km/h hacia el oeste
b) 36,5km/h hacia el oeste
c) 36,5km/h hacia el este
d) 5,7km/h hacia el oeste
e) 5,7km/h hacia el este
q
7.
Se piensa que ciertas aves se orientan en sus migraciones mediante el campo magnético terrestre. En la zona en la
que hacen las migraciones el campo magnético terrestre tiene una intensidad de unos 30 x 10-6 T. Para hacer una serie de
experimentos con las aves se desea generar en un laboratorio campos de esa intensidad. Para eso se dispone de espacio
para construir un gran solenoide de sección circular de 1 m de radio y 2m de largo. Para evitar accidentes eléctricos se
desea mantener la corriente eléctrica por debajo de 10 mA en el solenoide.
a) ¿Cuántas vueltas debería tener dicho solenoide como mínimo para que se puedan generar campos cercanos
al terrestre dentro del mismo?
b) Si ese solenoide estuviera generando un campo de 30 x 10 -6 T ¿cuál es la mínima potencia que se necesitaría
para mantenerlo funcionando si estuviera construído con alambres de cobre?
c) Si para el experimento fuera necesario generar un campo magnético vertical hacia arriba de 25 x 10-6 T ¿qué
corriente debería circular por el solenoide y en que dirección debería orientarse al mismo? Dibuje un
esquema para ilustrar la posición del mismo y el sentido de la corriente.
d) Para generar campos con cualquier inclinación se construye un segundo solenoide con el mismo número de
vueltas que el primero (el número mínimo calculado en la parte a) pero con un radio de sección de 2 m y se
coloca uno dentro del otro con sus ejes perpendiculares (uno vertical y el otro horizontal). Dibuje un esquema
lo más claro posible de ese dispositivo. ¿Qué corrientes deberían circular por cada uno si quisiera conseguir
un campo de 30 T inclinado a 45º con respecto a la horizontal?
Nombre:
C.I.:
Se modela una célula mediante una membrana esférica separando un líquido interior de un líquido
exterior. Ambos fluidos son conductores por contener iones disueltos. El radio (R) de la célula es
5,010-6 m, la membrana tiene un espesor d= 1,010-8m y constante dieléctrica k = 8.
Supongamos que inicialmente los fluidos interior y exterior son neutros pero, mediante un proceso
biológico, cargas positivas se extraen del interior de la célula y se depositan en el exterior, hasta que el
interior alcanza un potencial de -90mV relativo al exterior.
8.
(a)
(b)
(c)
(d)
¿Cuánta energía se debe invertir para realizar este proceso, suponiéndolo 100% eficiente?
Si utiliza el hecho de que d es mucho menor que R indique claramente en que parte del razonamiento lo
hace.
¿Cuánta carga (en Coulombs) desde el interior al exterior se ha transportado en el proceso.
Suponga que las cargas extraídas son iones potasio (K +). ¿Cuántos iones de potasio salen al exterior en el
proceso?
Suponga que súbitamente se establece un canal conductor en la membrana de la célula, de manera que
rápidamente se puede reestablecer el equilibrio entre el interior y el exterior. Este canal tiene una resistencia
0,5 . ¿Cuánto tiempo demora en llegar al equilibrio? Considere que el equilibrio se establece cuando el
99% de las cargas han sido transferidas.