Download guia para el examen extraordinario fisica iii

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ESCUELA PREPARATORIA OFICIAL 128
GUIA PARA EL EXAMEN EXTRAORDINARIO
FISICA III
CICLO: 2014-2015
PERIODO DE REGULARIZACIÓN: TERCERO
MATERIA: FISICA III
GRUPOS: 5B y 5C
PROFR.: RODRIGO HERNANDEZ RODRIGUEZ
MODO DE EVALUACIÓN:


Examen escrito vale 80 %
Guía contestada en su totalidad vale 20 %, siempre y cuando las respuestas sean
correctas.
ESPECIFICACIONES DE ENTREGA DE GUÍA:
 Se entregara en hojas blancas tamaño carta
 La guía debe tener caratula con lo siguiente: debe decir guía, nombre de la
escuela, nombre de la materia, nombre del alumno, nombre del maestro, grado y
grupo y Fecha la del examen extraordinario.
 Las páginas de la guía deben estar enumeradas
 Los problemas deben estar enumerados por tema y subtema
 Cada problema debe contener: Datos, Formula, operaciones y resultados
 La guía se entregara el día del examen extraordinario
MATERIAL NECESARIO PARA CONTESTAR LA GUÍA:
 Copias de la Bibliografía: FISICA GENERAL, HECTOR PEREZ MONTIEL. PUBLICACIONES
CULTURAL (Estas se entregaron durante el semestre)

Formulario indicando para que sirve cada fórmula (Debes hacerlo en hojas blancas, lo
vas a necesitar en el examen también)

Calculadora científica (no teléfono celular)
MATERIAL NECESARIO PARA PRESENTAR EL EXAMEN:
 Lápiz, sacapuntas y goma
 Formulario
 Calculadora científica (no teléfono celular)
 Copias de los temas o bibliografía (el examen es a libro abierto)
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GUÍA DE FISICA III
Resuelve los siguientes problemas
ELECTRICIDAD
Problemas de la ley de Coulomb
1. Determinar la magnitud de la fuerza eléctrica entre dos cargas cuyos valores son 𝑞1=−5𝜇𝐶 y
𝑞2=−4𝜇𝐶 , estar separas en el vacío una distancia de 20 cm.
2. Calcular la magnitud de la fuerza eléctrica entre dos cargas cuyos valores son: 𝑞1=−2𝑚𝐶 ,
𝑞2=6𝑚𝐶 , al estar separadas en el vacío por una distancia de 40 cm. Determinar también la
magnitud de la fuerza eléctrica, si las cargas se sumergieran en agua.
3. Una carga de 7 𝑥 10−9 𝐶 se encuentra en el aire a 0.1 m de otra carga de 3 𝑥 10−9 𝐶.
Determinar la magnitud de la fuerza eléctrica entre ellas. Calcular también la magnitud de la
fuerza eléctrica si las cargas se sumergen en gasolina.
4. Dos cargas, 𝑞1 = −8𝜇𝐶 y 𝑞2 = +12𝜇𝐶, se colocan a 12 cm de distancia entre sí en el aire.
¿Cuál es la fuerza resultante sobre una tercera carga, 𝑞3 = −4𝜇𝐶, colocada a medio camino
entre las otras dos fuerzas?
5. Tres cargas, 𝑞1 = −7𝜇𝐶 , 𝑞3 = +3𝜇𝐶 y 𝑞3 = +4𝜇𝐶, están separadas como se muestra en la
figura. ¿Cuál es la fuerza resultante sobre 𝑞3 debida a las otras dos cargas?
6. Tres cargas puntuales se colocan en las esquinas de un triangulo equilátero, como se muestra
en la figura. Calcule la fuerza neta sobre la carga de 7µC.
Problemas de la intensidad del campo eléctrico
1. Determinar la magnitud de la intensidad del campo eléctrico en un punto donde se coloca una
carga de prueba de 7𝜇𝐶, la cual recibe una fuerza eléctrica vertical hacia arriba de 5 𝑥 10−3 𝑁
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2. Determinar la magnitud de la fuerza que actúa sobre una carga de prueba de 2 𝑥 10−9 𝐶 al
situarse en un punto en el que la intensidad del campo eléctrico tiene una magnitud de
6 𝑥 104 𝑁/𝐶
Problemas de potencial eléctrico
1. Una carga de 4𝑛𝐶 es transportada desde el suelo hasta la superficie de una esfera cargada, con
un trabajo de 7 𝑥 10−5 𝐽. Determinar el potencial eléctrico de la esfera.
2. Una carga de 2𝜇𝐶 se coloca en un determinado punto de un campo eléctrico adquiriendo una
energía potencial de 4 𝑥 10−4 𝐽. Calcular el potencial eléctrico en ese punto.
Problemas de intensidad de la corriente eléctrica
1. Calcular la intensidad de la corriente eléctrica en amperes y en miliamperes, si por una sección
de un conductor circulan 65 Coulombs en 30 minutos.
2. Determinar la cantidad de electrones que pasa cada 10 segundos por una sección de un
conductor donde la intensidad de la corriente es de 20 mA.
Problemas de resistencia eléctrica
1. Calcular la resistencia eléctrica a 0 °C de un alambre de platino de 0.5 m de longitud y 0.7 mm²
de área en su sección transversal. Dato: 𝜌 = 11.5𝑥 10−8𝛺 − 𝑚
2. Determinar la longitud que debe tener un alambre de cobre enrollado de 0.5 mm² de área en
su sección transversal para que a 0 °C su resistencia sea de 12 Ω. Dato: 𝜌 = 1.72𝑥 10−8𝛺 𝑑𝑒 1 − 𝑚
Problemas de la ley de Ohm
1. Calcula la intensidad de la corriente que pasará por una resistencia de 20 Ω al conectarse a un
acumulador de 12 V.
2. Determinar la resistencia del filamento de una lámpara que deja pasar 0.6 A de intensidad de
corriente al ser conectado a una diferencia de potencial de 120 V
Problemas de de circuitos con resistencias conectadas en serie, en paralelo y mixtas.
1. Determinar la resistencia equivalente de dos resistencias cuyos valores son: R₁= 15 Ω y R₂= 23
Ω, conectadas primero en serie y luego en paralelo.
2. Con respecto al circuito que muestra la figura, suponga que: ε= 6.0 V, R1 = 100Ω, R2 = R3 =
50Ω, R4 = 75 Ω. Calcule: Su resistencia equivalente y la corriente que circula por el circuito
3. Cuando opera a 120 V, un resistor transporta una corriente de 0.5 A .que corriente transporta
si:
a) Se reduce el voltaje de operación a 90 V y
b) Se eleva el voltaje a 130 V
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4. Dibujar un circuito que represente tres resistencias de 19 Ω, 25 Ω y 30 Ω, respectivamente
conectadas en paralelo a una batería de 40 V.
Calcular:
a. La resistencia equivalente del circuito
b. La intensidad de la corriente suministrada por la batería
c. El amperaje que circula por cada resistencia
5. Calcula la resistencia equivalente del circuito cuyas resistencias son las siguientes: 𝑅1 = 8 Ω;
𝑅2 = 10 Ω; 𝑅3 = 5 Ω; 𝑅4 = 6 Ω . También calcula la corriente que circula por la resistencia
equivalente si el voltaje es: E = 80 volts
Problemas de potencia eléctrica
1. Calcular la potencia eléctrica y resistencia de un foco que recibe una diferencia de potencial de
120 V si por su filamento circula una corriente de 0.5 A.
2. Calcula la potencia eléctrica de una plancha cuya resistencia es de 500 Ω al conectarse a una
diferencia de potencial de 120 V.
Problemas del efecto Joule
1. Calcular la cantidad de calor que produce un radiador eléctrico de 15 Ω de resistencia al
circular una corriente de 8 A, si está conectado a una diferencia de potencial de 120 V durante
30 minutos.
2. Una plancha eléctrica tiene una resistencia de 16 Ω y se conecta durante 20 minutos a una
diferencia de potencial de 120 V. ¿Qué cantidad de calor produce?
Problemas de conexión de capacitores
1. Una batería de 90 volts se conecta a un capacitor de 20 μF. Calcular:
a. ¿Cuál es la carga depositada en cada placa?
b. ¿A cuántos electrones equivale dicha carga?
2. Dos hojas de papel de estaño, cuyas dimensiones son 30 cm X 40 cm, están adheridas a las
caras opuestas de una placa de vidrio de 0.5 mm de espesor con una permitividad relativa de
4.7. Calcular su capacitancia.
MAGNETISMO
Problemas de flujo magnético
1. En una placa rectangular que mide 1 cm de ancho por 2 cm de largo, existe una densidad de
flujo magnético de 1.5 T. ¿Cuál es el flujo magnético total a través de la placa en webwers y
maxwells?
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2. Calcular el flujo magnético que penetra por una espira de 8 cm de ancho por 14 cm de largo y
forma un ángulo de 30° respecto a un campo magnético cuya densidad de flujo es de 0.15 T.
Problemas de intensidad del campo magnético
1. Se coloca una placa de hierro con una permeabilidad relativa de 12 500 en una región de un
campo magnético en el cual la densidad de flujo vale 0.5 T. Calcular la intensidad del campo
magnético originada por la permeabilidad del hierro.
ELECTROMAGNETISMO
Problemas de campo magnético
1. Determinar la inducción magnética en el aire, en un punto a 6 cm de un conductor recto por el
que circula una intensidad de corriente de 2 A.
2. Calcular a qué distancia de un conductor recto existe una inducción magnética de 9 𝑋 10−6 T, si
se encuentra en el aire y por el circula una corriente de 5 A.
Problemas de fuerza sobre cargas en movimiento dentro de campos magnéticos
1. Una carga de 4 μC penetra perpendicularmente en un campo magnético de 0.4 T con una
magnitud de velocidad de 7.5 𝑋 104 𝑚/𝑠. Calcular la magnitud de la fuerza que recibe la carga.
2. Un electrón de carga −1.6 𝑋 10−19 C se mueve con una velocidad cuya magnitud es de
8 𝑋 105 𝑚/𝑠 y forma un ángulo de 30° respecto a un campo de inducción magnética igual a
0.55 T. ¿Qué magnitud de fuerza recibe el electrón?
Problemas de la ley de Faraday
1. Calcular la fem media inducida en una bobina de 200 espiras que tarda 2 𝑋 10−2 segundos en
pasar entre los polos de un imán en forma de U desde un lugar donde el flujo magnético es de
5 𝑋 10−3 𝑊𝑏 a otro en el que éste vale 8 𝑋 10−3 𝑊𝑏.
2. Calcular el tiempo necesario para efectuar una variación de 6 𝑋 10−4𝑊𝑏 en el flujo magnético,
al desplazarse una bobina de 500 vueltas entre los polos de un imán en forma de herradura, el
cual genera una fem media inducida de 20 V.
Problemas de inductancia
1. Calcular la fem inducida en una bobina que produce una inductancia de 8 mH cuando la
corriente varía 30 mA cada segundo.
2. Determinar la inductancia que se produce en una bobina formada por un alambre de cobre
enrollado en un núcleo de hierro de 6 cm de diámetro y 30 cm de largo. El alambre tiene 400
espiras y la permeabilidad magnética del hierro es de 8 𝑋 10−4𝑊𝑏/𝐴𝑚
Problemas de circuito de corriente alterna
1. Un generador de CA produce un voltaje de 110 V con una frecuencia de 60 Hz, el cual se
conecta a través de un inductor puro de 0.3 H. Calcular:
a. La reactancia inductiva
b. ¿Cuál es la corriente que circula en el inductor?
2. Una frecuencia de voltaje de CA de 110 V con una frecuencia de 60 hertz se conecta a un
capacitor de 20 μF. Calcular:
a. La reactancia capacitiva
b. La corriente en el capacitor
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Problemas de transformadores
1. Un transformador reductor se utiliza para disminuir un voltaje de 12 000 V a 220 V, calcular el
número de espiras existentes en el secundario si el primario tiene 20 000 vueltas.
2. En un transformador elevador la bobina primaria se alimenta con una corriente alterna de 120
V e induce al secundario un voltaje de 1 500 V con una corriente de 2 A. Calcular la corriente
en el primario.
ONDAS MECÁNICAS
Problemas de ondas Mecánicas
1. Determinar la frecuencia de las ondas que se transmiten por una cuerda tensa, cuya rapidez
de propagación es de 200 m/s y su longitud de onda es de 0.7 m/ciclo.
2. ¿Cuál es la rapidez o magnitud de la velocidad con que se propaga una onda longitudinal en un
resorte, cuando su frecuencia es de 180 Hz y su longitud de onda es de 0.8 m/ciclo?
3. Se produce un tren de ondas en una cuba de ondas, entre cresta y cresta hay una distancia de
0.03 m, con una frecuencia de 90 Hz. ¿Cuál es la magnitud de la velocidad de propagación de
la sondas?
4. En una cuerda tensa se produce ondas con una frecuencia de 240 Hz, a una velocidad de
propagación cuya magnitud es de 150 m/s. ¿Qué longitud de onda tienen?
5. Determinar cuál es la frecuencia y el periodo de las ondas producidas en una cuerda de violín
si la velocidad de propagación tiene una magnitud de 220 m/s y su longitud de onda es de 0.2
m/ciclo.
6. Una fuente sonora produce un sonido con una frecuencia de 750 Hz, calcular su longitud de
onda en:
a. El aire
b. El agua
Considere la magnitud de la velocidad del sonido en el aire de 340 m/s y en el agua de 1 435
m/s.
7. Un submarino emite una señal ultrasónica detectando un obstáculo en su camino; la señal
tarda 2 segundos en ir y regresar al submarino. ¿A qué distancia del cañón se encuentra el
observador? Considere la magnitud de la velocidad de propagación del sonido en el aire de
340 m/s.
8. Un cañón dispara un proyectil y de 3.5 segundos después de ser expulsado se escucha el ruido
de la explosión. ¿A qué distancia del cañón se encuentra el observador? Considere la magnitud
de la velocidad de propagación del sonido en el aire de 340 m/s.
9. En una varilla de aluminio se produce una onda compresiva con una frecuencia de 450 Hz,
misma que es transmitida del aluminio a un tanque lleno con agua. Calcular la longitud de
onda en la varilla y en el agua, su magnitud de velocidad de propagación es de 5 100 m/s en el
aluminio y de 1 435 m/s en el agua.
10. Una patrulla de caminos se mueve a velocidad cuya magnitud es de 110 km/h, haciendo sonar
su sirena con una frecuencia de 900 Hz. Encontrar la frecuencia aparente escuchando por un
observador en reposo cuando:
a. La patrulla se acerca a él.
b. La patrulla se aleja de él.
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Considere la magnitud de la velocidad de propagación del sonido en el aire de 340 m/s.
11. Un automovilista que viaja a una velocidad cuya magnitud es de 80 km/h escucha el silbato de
una fábrica cuya frecuencia es de 1 100 Hz. Calcular la frecuencia aparente escuchada por el
automovilista cuando:
a. Se acerca a la fuente.
b. Se aleja de la fuente.
Considere la magnitud de la velocidad de propagación del sonido en el aire de 340 m/s.
OPTICA
Problemas de la ley de la iluminación
1. Determine la iluminación producida por una lámpara eléctrica de 550 cd a una distancia de 5
m.
2. ¿Qué iluminación en lx produce un foco de 100 W sobre una pared que se encuentra a 3 m
de distancia?
3. Calcular en watts la intensidad luminosa de un foco que produce una iluminación de 36.6 lx a
una distancia de 1.5 m.
4. ¿A qué distancia debe colocarse una lámpara eléctrica de 1 000 w para que produzca sobre
una superficie una iluminación de 100 lx?