Download coloquio 31 de julio

Tema 1
COLOQUIO FÍSICA II
31 de JULIO de 2008
Nombre y Apellido:..................................................Padrón: ........................ Física II A / B
Correo electrónico: ...........................................................................................................
Cuatrimestre y año: ...........................Turno:............................. Profesor: ......................
Problema 1.
La figura muestra una espira filiforme, plana, conductora y rígida, conformada por cuatro tramos rectos de longitud
L. La espira se encuentra en el vacío y tiene establecida una corriente estacionaria I. Se pide:
a) Calcular módulo, dirección y sentido de los tres vectores magnéticos (B, H y M) en el punto P, ubicado sobre el
eje normal central a la espira y a una distancia L, del centro O de la misma (calcular módulo dirección y sentido).
b) Obtener el valor de la circulación del vector inducción magnética sobre la curva cerrada C (circunferencia de
radio R, coplanar con la espira y centro en O). Indicar si se trata de un campo conservativo.
c) Calcular módulo, dirección y sentido del vector momento dipolar magnético de la espira.
L
P
R
I
O
C
L
L
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Problema 2.
La formulación integral de la ley de Faraday, relaciona la circulación de un vector con la derivada temporal del
flujo de otro vector:
a) Escriba dicha expresión, indicando la relación geométrica entre la curva de circulación y la superficie de
evaluación del flujo. b) Indique cuales son los vectores involucrados y respecto de que observadores referenciales
se los debe considerar. c) Indique si la derivada temporal del flujo se debe siempre a variaciones temporales de los
campos. d) En el caso que la relación incluya un signo menos, indique el sentido físico y matemático del mismo. e)
Desarrolle un ejemplo de aplicación de la ley. f) Escriba la formulación diferencial de la ley.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Problema
3.
Se tiene una distribución estática de cargas en el vacío que puede considerarse como un segmento recto de longitud
L y densidad lineal de carga constante  (+). Los puntos A, B, C y D son coplanares entre sí y con el segmento
cargado. Sabiendo que la diferencia de potencial entre los puntos A y B es igual a la diferencia de potencial entre
los puntos C y D, se pide:
a) Calcular el vector campo electrostático en el punto D.
b) Calcular el potencial electrostático en el punto D suponiendo nulo el potencial en el infinito.
c) Calcular el flujo del campo electrostático sobre la esfera de radio 3.L y centro en C.
L/2
A
C
D
L
L/4
L/4
L/4
B
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Problema
4. (Sólo Física II A)
Un mol de gas ideal, cp/cv = 7/5, describe el siguiente ciclo reversible: punto 1 a 10 atm y 1 L (litro), la
transformación de 1 a 2 se realiza a volumen constante, la transformación de 2 a 3 es a presión constante siendo el
trabajo realizado por el gas de 20 atm.L; de 3 a 4 el gas se expande hasta que su presión es la inicial, cumpliéndose
en cada instante de la transformación P = K V + K' donde K y K' son constantes, P es la presión y V es volumen,
siendo el trabajo realizado de 15 atm.L, por último vuelve al punto inicial con una transformación a presión
constante siendo el trabajo realizado por el exterior sobre el gas 20 atm.L.
a) Hacer el diagrama P-V del ciclo y calcular Q (calor), U (variación de energía interna) de cada transformación.
b) Calcular el rendimiento aparente del ciclo.
c) Calcular S (variación de entropía) del sistema, del medio ambiente y del universo en cada proceso y en el ciclo
completo.
Datos: R = 0,082 atm.L/(mol.K); 1 atm.L = 101,325 J
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -----------------------
Problema 4. (Sólo Física II B)
Se tiene un capacitor de 1 F, cargado inicialmente con una carga de 1 C. Si en el instante t = 0 se conecta en
paralelo con el capacitor, un inductor ideal (resistencia eléctrica despreciable), de 1 mH, se pide:
a) Obtener la corriente en función del tiempo en el circuito conformado.
b) Calcular la energía de campo (eléctrico y magnético) “almacenada” en el circuito para un instante t cualquiera.
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -----------------------
Tema 2
COLOQUIO FÍSICA II
31 de JULIO de 2008
Nombre y Apellido:..................................................Padrón: ........................ Física II A / B
Correo electrónico: ...........................................................................................................
Cuatrimestre y año: ...........................Turno:............................. Profesor: ......................
Problema 1.
La figura muestra una espira filiforme, plana, conductora y rígida, conformada por cuatro tramos rectos de longitud
L. La espira se encuentra en el vacío y tiene establecida una corriente estacionaria I. Se pide:
a) Calcular módulo, dirección y sentido de los tres vectores magnéticos (B, H y M) en el punto P, ubicado sobre el
eje normal central a la espira y a una distancia L, del centro O de la misma (calcular módulo dirección y sentido).
b) Obtener el valor de la circulación del vector inducción magnética sobre la curva cerrada C (circunferencia de
radio R, coplanar con la espira y centro en O). Indicar si se trata de un campo conservativo.
c) Calcular módulo, dirección y sentido del vector momento dipolar magnético de la espira.
L
P
R
I
O
L
C
L
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Problema 2.
La formulación diferencial de la ley de Faraday, relaciona el rotor de un vector con la derivada parcial temporal de
otro vector:
a) Escriba dicha expresión. b) Indique cuales son los vectores involucrados. c) Escriba la formulación integral de la
ley. d) En el caso que la relación incluya un signo menos, indique el sentido físico y matemático del mismo. e)
Indique que se entiende por fuerza electromotriz inducida por movimiento. f) Desarrolle un ejemplo de aplicación
de la ley.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Problema 3
Se tiene una distribución estática de cargas en el vacío que puede considerarse como un segmento recto de longitud
L y densidad lineal de carga constante  (-). Los puntos A, B, C y D son coplanares entre sí y con el segmento
cargado. Sabiendo que la diferencia de potencial entre los puntos A y B es igual a la diferencia de potencial entre
los puntos C y D, se pide:
a) Calcular el vector campo electrostático en el punto D.
b) Calcular el potencial electrostático en el punto D suponiendo nulo el potencial en el infinito.
c) Calcular el flujo del campo electrostático sobre la esfera de radio 4.L y centro en D.
L/2
A
C
D
L
L/4
L/4
L/4
B
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Problema 4. (Sólo Física II A)
Dos moles de gas ideal, cp/cv = 5/3, describe el siguiente ciclo reversible: punto 1 a 10 atm y 1 L (litro), la
transformación de 1 a 2 se realiza a volumen constante, la transformación de 2 a 3 es a presión constante siendo el
trabajo realizado por el gas de 20 atm.L; de 3 a 4 el gas se expande hasta que su presión es la inicial, cumpliéndose
en cada instante de la transformación P = K V + K' donde K y K' son constantes, P es la presión y V es volumen,
siendo el trabajo realizado de 15 atm.L, por último vuelve al punto inicial con una transformación a presión
constante siendo el trabajo realizado por el exterior sobre el gas 20 atm.L.
a) Hacer el diagrama P-V del ciclo y calcular Q (calor), U (variación de energía interna) de cada transformación.
b) Calcular el rendimiento aparente del ciclo.
c) Calcular S (variación de entropía) del sistema, del medio ambiente y del universo en cada proceso y en el ciclo
completo.
Datos: R = 0,082 atm.L/(mol.K); 1 atm.L = 101,325 J
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -----------------------
Problema 4. (Sólo Física II B)
Se tiene un capacitor de 1 F, con una energía inicial de 0,5 J. Si en el instante t = 0 se conecta en paralelo con el
capacitor, un inductor ideal (resistencia eléctrica despreciable), de 2 mH, se pide:
a) Obtener la corriente en función del tiempo en el circuito conformado.
b) Calcular la energía de campo (eléctrico y magnético) “almacenada” en el circuito para un instante t cualquiera.
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -----------------------