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Física Universitaria Volumen 1

Preguntas Conceptuales

Física Universitaria Volumen 1Preguntas Conceptuales
  1. Prefacio
  2. Mecánica
    1. 1 Unidades y medidas
      1. Introducción
      2. 1.1 El alcance y la escala de la Física
      3. 1.2 Unidades y estándares
      4. 1.3 Conversión de unidades
      5. 1.4 Análisis dimensional
      6. 1.5 Estimaciones y cálculos de Fermi
      7. 1.6 Cifras significativas
      8. 1.7 Resolver problemas de física
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    2. 2 Vectores
      1. Introducción
      2. 2.1 Escalares y vectores
      3. 2.2 Sistemas de coordenadas y componentes de un vector
      4. 2.3 Álgebra de vectores
      5. 2.4 Productos de los vectores
      6. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    3. 3 Movimiento rectilíneo
      1. Introducción
      2. 3.1 Posición, desplazamiento y velocidad media
      3. 3.2 Velocidad y rapidez instantáneas
      4. 3.3 Aceleración media e instantánea
      5. 3.4 Movimiento con aceleración constante
      6. 3.5 Caída libre
      7. 3.6 Calcular la velocidad y el desplazamiento a partir de la aceleración
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    4. 4 Movimiento en dos y tres dimensiones
      1. Introducción
      2. 4.1 Vectores de desplazamiento y velocidad
      3. 4.2 Vector de aceleración
      4. 4.3 Movimiento de proyectil
      5. 4.4 Movimiento circular uniforme
      6. 4.5 Movimiento relativo en una y dos dimensiones
      7. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    5. 5 Leyes del movimiento de Newton
      1. Introducción
      2. 5.1 Fuerzas
      3. 5.2 Primera ley de Newton
      4. 5.3 Segunda ley de Newton
      5. 5.4 Masa y peso
      6. 5.5 Tercera ley de Newton
      7. 5.6 Fuerzas comunes
      8. 5.7 Dibujar diagramas de cuerpo libre
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    6. 6 Aplicaciones de las leyes de Newton
      1. Introducción
      2. 6.1 Resolución de problemas con las leyes de Newton
      3. 6.2 Fricción
      4. 6.3 Fuerza centrípeta
      5. 6.4 Fuerza de arrastre y velocidad límite
      6. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    7. 7 Trabajo y energía cinética
      1. Introducción
      2. 7.1 Trabajo
      3. 7.2 Energía cinética
      4. 7.3 Teorema de trabajo-energía
      5. 7.4 Potencia
      6. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    8. 8 Energía potencial y conservación de la energía
      1. Introducción
      2. 8.1 Energía potencial de un sistema
      3. 8.2 Fuerzas conservativas y no conservativas
      4. 8.3 Conservación de la energía
      5. 8.4 Diagramas de energía potencial y estabilidad
      6. 8.5 Fuentes de energía
      7. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
    9. 9 Momento lineal y colisiones
      1. Introducción
      2. 9.1 Momento lineal
      3. 9.2 Impulso y colisiones
      4. 9.3 Conservación del momento lineal
      5. 9.4 Tipos de colisiones
      6. 9.5 Colisiones en varias dimensiones
      7. 9.6 Centro de masa
      8. 9.7 Propulsión de cohetes
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    10. 10 Rotación de un eje fijo
      1. Introducción
      2. 10.1 Variables rotacionales
      3. 10.2 Rotación con aceleración angular constante
      4. 10.3 Relacionar cantidades angulares y traslacionales
      5. 10.4 Momento de inercia y energía cinética rotacional
      6. 10.5 Calcular momentos de inercia
      7. 10.6 Torque
      8. 10.7 Segunda ley de Newton para la rotación
      9. 10.8 Trabajo y potencia en el movimiento rotacional
      10. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    11. 11 Momento angular
      1. Introducción
      2. 11.1 Movimiento rodadura
      3. 11.2 Momento angular
      4. 11.3 Conservación del momento angular
      5. 11.4 Precesión de un giroscopio
      6. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    12. 12 Equilibrio estático y elasticidad
      1. Introducción
      2. 12.1 Condiciones para el equilibrio estático
      3. 12.2 Ejemplos de equilibrio estático
      4. 12.3 Estrés, tensión y módulo elástico
      5. 12.4 Elasticidad y plasticidad
      6. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    13. 13 Gravitación
      1. Introducción
      2. 13.1 Ley de la gravitación universal de Newton
      3. 13.2 Gravitación cerca de la superficie terrestre
      4. 13.3 Energía potencial gravitacional y energía total
      5. 13.4 Órbita satelital y energía
      6. 13.5 Leyes del movimiento planetario de Kepler
      7. 13.6 Fuerzas de marea
      8. 13.7 La teoría de la gravedad de Einstein
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    14. 14 Mecánica de fluidos
      1. Introducción
      2. 14.1 Fluidos, densidad y presión
      3. 14.2 Medir la presión
      4. 14.3 Principio de Pascal y la hidráulica
      5. 14.4 Principio de Arquímedes y flotabilidad
      6. 14.5 Dinámicas de fluidos
      7. 14.6 Ecuación de Bernoulli
      8. 14.7 Viscosidad y turbulencia
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
  3. Ondas y acústica
    1. 15 Oscilaciones
      1. Introducción
      2. 15.1 Movimiento armónico simple
      3. 15.2 Energía en el movimiento armónico simple
      4. 15.3 Comparación de movimiento armónico simple y movimiento circular
      5. 15.4 Péndulos
      6. 15.5 Oscilaciones amortiguadas
      7. 15.6 Oscilaciones forzadas
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    2. 16 Ondas
      1. Introducción
      2. 16.1 Ondas en desplazamiento
      3. 16.2 Matemáticas de las ondas
      4. 16.3 Rapidez de onda en una cuerda estirada
      5. 16.4 La energía y la potencia de una onda
      6. 16.5 Interferencia de ondas
      7. 16.6 Ondas estacionarias y resonancia
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    3. 17 Sonido
      1. Introducción
      2. 17.1 Ondas sonoras
      3. 17.2 Velocidad del sonido
      4. 17.3 Intensidad del sonido
      5. 17.4 Modos normales de una onda sonora estacionaria
      6. 17.5 Fuentes de sonido musical
      7. 17.6 Batimientos
      8. 17.7 El Efecto Doppler
      9. 17.8 Ondas expansivas
      10. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
  4. A Unidades
  5. B Factores de conversión
  6. C Constantes fundamentales
  7. D Datos astronómicos
  8. E Fórmulas matemáticas
  9. F Química
  10. G El alfabeto griego
  11. Clave de Respuestas
    1. Capítulo 1
    2. Capítulo 2
    3. Capítulo 3
    4. Capítulo 4
    5. Capítulo 5
    6. Capítulo 6
    7. Capítulo 7
    8. Capítulo 8
    9. Capítulo 9
    10. Capítulo 10
    11. Capítulo 11
    12. Capítulo 12
    13. Capítulo 13
    14. Capítulo 14
    15. Capítulo 15
    16. Capítulo 16
    17. Capítulo 17
  12. Índice

Preguntas Conceptuales

17.1 Ondas sonoras

1 .

¿Cuál es la diferencia entre sonido y audición?

2 .

Aprenderá que la luz es una onda electromagnética que puede desplazarse a través del vacío. ¿Las ondas sonoras pueden desplazarse por el vacío?

3 .

Las ondas sonoras se pueden modelar como un cambio de presión. ¿Por qué se utiliza el cambio de presión y no la presión real?

17.2 Velocidad del sonido

4 .

¿En qué se diferencian las vibraciones de sonido de los átomos del movimiento térmico?

5 .

Cuando el sonido pasa de un medio a otro en el que su velocidad de propagación es diferente, ¿cambia su frecuencia o su longitud de onda? Explique brevemente su respuesta.

6 .

Un truco de fiesta muy popular es inhalar helio y hablar con una voz aguda y divertida. Explique este fenómeno.

7 .

Es posible que haya utilizado un telémetro sónico en el laboratorio para medir la distancia de un objeto mediante un chasquido de un transductor de sonido. ¿Cuál es el principio utilizado en este dispositivo?

8 .

El telémetro sónico del que se habla en la pregunta anterior debe calibrarse a menudo. Durante la calibración, el software pregunta por la temperatura ambiente. ¿Por qué supone que se requiere la temperatura ambiente?

17.3 Intensidad del sonido

9 .

Seis miembros de un equipo de natación sincronizada llevan tapones en los oídos para protegerse de la presión del agua en las profundidades, pero aun así pueden escuchar la música y ejecutar las combinaciones en el agua perfectamente. Un día, les pidieron que salieran de la piscina para que el equipo de buceo pudiera practicar algunas inmersiones y trataron de practicar en una colchoneta, pero parecían tener mucha más dificultad. ¿A qué se debe esto?

10 .

Una comunidad está preocupada por un plan para llevar el servicio de tren al centro de la ciudad desde las afueras. El nivel de intensidad del sonido actual, a pesar de que el astillero ferroviario está a unas cuadras de distancia, es de 70 dB en el centro. El alcalde asegura que solo habrá una diferencia de 30 dB de sonido en el centro de la ciudad. ¿Los habitantes de la ciudad se deben preocupar? ¿Por qué?

17.4 Modos normales de una onda sonora estacionaria

11 .

Le dan dos instrumentos de viento de idéntica longitud. Uno de ellos está abierto en ambos extremos, mientras que el otro está cerrado en un extremo. ¿Cuál es capaz de producir la frecuencia más baja?

12 .

¿Cuál es la diferencia entre un sobretono y un armónico? ¿Todos los armónicos son sobretonos? ¿Todos los sobretonos son armónicos?

13 .

Dos columnas idénticas abiertas en ambos extremos se encuentran en habitaciones separadas. En la habitación A, la temperatura es T=20 °CT=20 °C y en la habitación B, la temperatura es T=25 °CT=25 °C. En el extremo de cada tubo se conecta un altavoz que hace que los tubos resuenen a la frecuencia fundamental. ¿La frecuencia es la misma para ambos tubos? ¿Cuál es la frecuencia más alta?

17.5 Fuentes de sonido musical

14 .

¿Cómo es posible que una guitarra sin amplificar produzca sonidos mucho más intensos que los de una cuerda pulsada y tensada por un simple palo?

15 .

Considere tres tubos de la misma longitud (L). El tubo A está abierto en ambos extremos, el tubo B está cerrado en ambos extremos y el tubo C tiene un extremo abierto y otro cerrado. Si la velocidad del sonido es la misma en cada uno de los tres tubos, ¿en cuál de ellos se podría producir la frecuencia fundamental más baja? ¿En cuál de los tubos se podría producir la frecuencia fundamental más alta?

16 .

El tubo A tiene una longitud L y está abierto en ambos extremos. El tubo B tiene una longitud L/2 y tiene un extremo abierto y el otro cerrado. Suponga que la velocidad del sonido es la misma en ambos tubos. ¿Cuáles de los armónicos de cada tubo serían iguales?

17 .

Se ata una cuerda entre dos postes de laboratorio a una distancia L. La tensión en la cuerda y la densidad lineal de masa es tal que la velocidad de una onda en la cuerda es v=343m/s.v=343m/s. Un tubo con condiciones de frontera simétricas tiene una longitud L y la velocidad del sonido en el tubo es v=343m/s.v=343m/s. ¿Qué se puede decir de las frecuencias de los armónicos en la cuerda y el tubo? ¿Y si la velocidad en la cuerda fuera v=686m/sv=686m/s?

17.6 Batimientos

18 .

Dos altavoces están conectados a un generador de señal de frecuencia variable. El altavoz A produce una onda sonora de frecuencia constante de 1,00 kHz, y el altavoz B produce un tono de 1,10 kHz. La frecuencia de batimiento es de 0,10 kHz. Si se duplica la frecuencia de cada altavoz, ¿cuál es la frecuencia de batimiento producida?

19 .

La etiqueta de un diapasón se borró y usted necesita saber su frecuencia. Por su tamaño, sospecha que está en torno a los 250 Hz. Usted encuentra un diapasón de 250 Hz y otro de 270 Hz. Al golpear el diapasón de 250 Hz y el diapasón de frecuencia desconocida se produce una frecuencia de batimiento de 5 Hz. Cuando se golpea el desconocido con el diapasón de 270 Hz, la frecuencia de batimiento es de 15 Hz. ¿Cuál es la frecuencia desconocida? ¿Podría haber deducido la frecuencia solamente con el diapasón de 250 Hz?

20 .

Refiriéndonos a la pregunta anterior, si solo tuviera el diapasón de 250 Hz, ¿podría proponer una solución al problema de hallar la frecuencia desconocida?

21 .

Un automóvil “vistoso” construido al gusto del dueño tiene dos bocinas de latón que se supone que producen la misma frecuencia, pero que en realidad emiten 263,8 y 264,5 Hz. ¿Qué frecuencia de batimiento se produce?

17.7 El Efecto Doppler

22 .

¿El corrimiento Doppler es real o solo una ilusión sensorial?

23 .

Tres observadores estacionarios notan el corrimiento Doppler de una fuente que se mueve a velocidad constante. Los observadores tienen una ubicación estacionaria como se indica a continuación. ¿Cuál observador notará la frecuencia más alta? ¿Cuál observador notará la frecuencia más baja? ¿Qué se puede decir de la frecuencia notada por el observador 3?

La imagen es un dibujo de una fuente en movimiento que emite una onda sonora con una frecuencia constante con una longitud de onda constante que se mueve a la velocidad del sonido. La fuente se mueve desde el observador estacionario 2 hacia el observador estacionario 1 y pasa junto al observador estacionario 3 en su camino.
24 .

A continuación se muestra una fuente estacionaria y observadores en movimiento. Describa las frecuencias notadas por los observadores para esta configuración.

La imagen es un dibujo de una fuente estacionaria que emite una onda sonora con una frecuencia constante con una longitud de onda constante que se mueve a la velocidad del sonido. El observador uno se desplaza hacia la fuente con la velocidad v1, el observador 3 se desplaza hacia el punto situado en las proximidades de la fuente con la misma velocidad. El observador 2, situado en el lado opuesto al observador 1, se mueve hacia la fuente con la velocidad v2 que es el doble de v1.
25 .

Antes de 1980 los meteorólogos utilizaban el radar convencional. En los años 60, los meteorólogos comenzaron a experimentar con el radar Doppler. ¿Cuál cree que es la ventaja de utilizar el radar Doppler?

17.8 Ondas expansivas

26 .

¿Cuál es la diferencia entre una explosión sónica y una onda expansiva?

27 .

Debido a consideraciones de eficiencia relacionadas con su estela de proa, el avión de transporte supersónico debe mantener una velocidad de crucero que sea una relación constante con la velocidad del sonido (un número Mach constante). Si la aeronave pasa de aire caliente a aire más frío, ¿debe aumentar o disminuir su velocidad? Explique su respuesta.

28 .

Cuando se oye una explosión sónica, a menudo no se puede ver el avión que la ha producido. ¿Por qué?

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