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  1. Prefacio
  2. Termodinámica
    1. 1 Temperatura y calor
      1. Introducción
      2. 1.1 Temperatura y equilibrio térmico
      3. 1.2 Termómetros y escalas de temperatura
      4. 1.3 Dilatación térmica
      5. 1.4 Transferencia de calor, calor específico y calorimetría
      6. 1.5 Cambios de fase
      7. 1.6 Mecanismos de transferencia de calor
      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. 2 Teoría cinética de los gases
      1. Introducción
      2. 2.1 Modelo molecular de un gas ideal
      3. 2.2 Presión, temperatura y velocidad media cuadrática (rms)
      4. 2.3 Capacidad calorífica y equipartición de energía
      5. 2.4 Distribución de las velocidades moleculares
      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 Primera ley de la termodinámica
      1. Introducción
      2. 3.1 Sistemas termodinámicos
      3. 3.2 Trabajo, calor y energía interna
      4. 3.3 Primera ley de la termodinámica
      5. 3.4 Procesos termodinámicos
      6. 3.5 Capacidades térmicas de un gas ideal
      7. 3.6 Procesos adiabáticos para un gas ideal
      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 Segunda ley de la termodinámica
      1. Introducción
      2. 4.1 Procesos reversibles e irreversibles
      3. 4.2 Máquinas térmicas
      4. 4.3 Refrigeradores y bombas de calor
      5. 4.4 Enunciados de la segunda ley de la termodinámica
      6. 4.5 El ciclo de Carnot
      7. 4.6 Entropía
      8. 4.7 Entropía a escala microscópica
      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. Electricidad y magnetismo
    1. 5 Cargas y campos eléctricos
      1. Introducción
      2. 5.1 Carga eléctrica
      3. 5.2 Conductores, aislantes y carga por inducción
      4. 5.3 Ley de Coulomb
      5. 5.4 Campo eléctrico
      6. 5.5 Cálculo de los campos eléctricos de las distribuciones de carga
      7. 5.6 Líneas de campo eléctrico
      8. 5.7 Dipolos eléctricos
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
    2. 6 Ley de Gauss
      1. Introducción
      2. 6.1 Flujo eléctrico
      3. 6.2 Explicar la ley de Gauss
      4. 6.3 Aplicación de la ley de Gauss
      5. 6.4 Conductores en equilibrio electrostático
      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. 7 Potencial eléctrico
      1. Introducción
      2. 7.1 Energía potencial eléctrica
      3. 7.2 Potencial eléctrico y diferencia de potencial
      4. 7.3 Cálculo del potencial eléctrico
      5. 7.4 Determinación del campo a partir del potencial
      6. 7.5 Equipotential Surfaces and Conductors
      7. 7.6 Aplicaciones de la electrostática
      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. 8 Capacitancia
      1. Introducción
      2. 8.1 Condensadores y capacitancia
      3. 8.2 Condensadores en serie y en paralelo
      4. 8.3 Energía almacenada en un condensador
      5. 8.4 Condensador con dieléctrico
      6. 8.5 Modelo molecular de un dieléctrico
      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. 9 Corriente y resistencia
      1. Introducción
      2. 9.1 Corriente eléctrica
      3. 9.2 Modelo de conducción en metales
      4. 9.3 Resistividad y resistencia
      5. 9.4 Ley de Ohm
      6. 9.5 Energía eléctrica y potencia
      7. 9.6 Superconductores
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    6. 10 Circuitos de corriente directa
      1. Introducción
      2. 10.1 Fuerza electromotriz
      3. 10.2 Resistores en serie y en paralelo
      4. 10.3 Reglas de Kirchhoff
      5. 10.4 Instrumentos de medición eléctrica
      6. 10.5 Circuitos RC
      7. 10.6 Cableado doméstico y seguridad eléctrica
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    7. 11 Fuerzas y campos magnéticos
      1. Introducción
      2. 11.1 El magnetismo y sus descubrimientos históricos
      3. 11.2 Campos y líneas magnéticas
      4. 11.3 Movimiento de una partícula cargada en un campo magnético
      5. 11.4 Fuerza magnética sobre un conductor portador de corriente
      6. 11.5 Fuerza y torque en un bucle de corriente
      7. 11.6 El efecto Hall
      8. 11.7 Aplicaciones de las fuerzas y campos magnéticos
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    8. 12 Fuentes de campos magnéticos
      1. Introducción
      2. 12.1 La ley de Biot-Savart
      3. 12.2 Campo magnético debido a un cable recto delgado
      4. 12.3 Fuerza magnética entre dos corrientes paralelas
      5. 12.4 Campo magnético de un bucle de corriente
      6. 12.5 Ley de Ampère
      7. 12.6 Solenoides y toroides
      8. 12.7 El magnetismo en la materia
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    9. 13 Inducción electromagnética
      1. Introducción
      2. 13.1 Ley de Faraday
      3. 13.2 Ley de Lenz
      4. 13.3 Fuerza electromotriz (emf) de movimiento
      5. 13.4 Campos eléctricos inducidos
      6. 13.5 Corrientes de Foucault
      7. 13.6 Generadores eléctricos y fuerza contraelectromotriz
      8. 13.7 Aplicaciones de la inducción electromagnética
      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. 14 Inductancia
      1. Introducción
      2. 14.1 Inductancia mutua
      3. 14.2 Autoinducción e inductores
      4. 14.3 Energía en un campo magnético
      5. 14.4 Circuitos RL
      6. 14.5 Oscilaciones en un circuito LC
      7. 14.6 Circuitos RLC en serie
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    11. 15 Circuitos de corriente alterna
      1. Introducción
      2. 15.1 Fuentes de ac
      3. 15.2 Circuitos simples de ac
      4. 15.3 Circuitos en serie RLC con ac
      5. 15.4 Potencia en un circuito de ac
      6. 15.5 Resonancia en un circuito de ac
      7. 15.6 Transformadores
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    12. 16 Ondas electromagnéticas
      1. Introducción
      2. 16.1 Ecuaciones de Maxwell y ondas electromagnéticas
      3. 16.2 Ondas electromagnéticas planas
      4. 16.3 Energía transportada por las ondas electromagnéticas
      5. 16.4 Momento y presión de radiación
      6. 16.5 El espectro electromagnético
      7. 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
  12. Índice

Problemas

11.2 Campos y líneas magnéticas

15 .

¿Cuál es la dirección de la fuerza magnética sobre una carga positiva que se mueve como se muestra en cada uno de los seis casos?

Caso a: B está fuera de la página, v está abajo. Caso b: B está a la derecha, v está arriba. Caso c: B está dentro, v está a la derecha. Caso d: B está a la derecha, v está a la izquierda. Caso e: B está arriba, v está dentro de la página. Caso f: B está a la izquierda, v está fuera de la página.
16 .

Repita el ejercicio anterior para una carga negativa.

17 .

¿Cuál es la dirección de la velocidad de una carga negativa que experimenta la fuerza magnética mostrada en cada uno de los tres casos, suponiendo que se mueve perpendicularmente a B?

Caso a: B está fuera de la página, F está arriba. Caso b: B está a la derecha, F está arriba. Caso c: B está dentro de la página, F está a la derecha.
18 .

Repita el ejercicio anterior para una carga positiva.

19 .

Cuál es la dirección del campo magnético que produce la fuerza magnética sobre una carga positiva como se muestra en cada uno de los tres casos, suponiendo que BB es perpendicular a vv?

Caso a: v está arriba, F está a la izquierda. Caso b: v está abajo, F está dentro de la página. Caso c: v está a la izquierda, F está arriba.
20 .

Repita el ejercicio anterior para una carga negativa.

21 .

(a) Los aviones a veces adquieren pequeñas cargas estáticas. Suponga que un avión supersónico tiene una carga de 0,500 μC y vuela hacia el oeste a una velocidad de 660 m/s sobre el polo magnético sur de la Tierra, donde el campo magnético de 8,00×10−5T8,00×10−5T apunta directamente al suelo. ¿Cuáles son la dirección y la magnitud de la fuerza magnética sobre el plano? (b) Discuta si el valor obtenido en la parte (a) implica que se trata de un efecto significativo o no.

22 .

(a) Un protón de un rayo cósmico que se mueve hacia la Tierra a 5,00×107m/s5,00×107m/s experimenta una fuerza magnética de 1,70×10−16N.1,70×10−16N. ¿Cuál es la intensidad del campo magnético si hay un ángulo de 45º entre este y la velocidad del protón? (b) ¿El valor obtenido en la parte a es consistente con la intensidad conocida del campo magnético de la Tierra en su superficie? Discuta.

23 .

Un electrón que se mueve a 4,00×103m/s4,00×103m/s en un campo magnético de 1,25 T experimenta una fuerza magnética de 1,40×10−16N.1,40×10−16N. ¿Qué ángulo forma la velocidad del electrón con el campo magnético? Hay dos respuestas.

24 .

(a) Un físico que realiza una medición sensible quiere limitar la fuerza magnética sobre una carga en movimiento en su equipo a menos de 1,00×10−12N.1,00×10−12N. ¿Cuál es el mayor valor que puede tener la carga si se mueve a una velocidad máxima de 30,0 m/s en el campo terrestre? (b) Discuta si sería difícil limitar la carga a un valor inferior al encontrado en (a) comparándolo con la electricidad estática típica y observando que la estática suele estar ausente.

11.3 Movimiento de una partícula cargada en un campo magnético

25 .

Un electrón de rayos cósmicos se mueve a 7,5×106m/s7,5×106m/s perpendicular al campo magnético de la Tierra a una altitud en la que la intensidad del campo es 1,0×10−5T.1,0×10−5T. ¿Cuál es el radio de la trayectoria circular que sigue el electrón?

26 .

(a) Los espectadores de Star Trek han oído hablar de un motor de antimateria en la nave estelar Enterprise. Una posibilidad para esta fuente de energía futurista es almacenar partículas cargadas de antimateria en una cámara de vacío, circulando en un campo magnético, y luego extraerlas cuando se necesiten. La antimateria aniquila la materia normal, produciendo energía pura. ¿Qué fuerza de campo magnético se necesita para mantener los antiprotones, moviéndose a 5,0×107m/s5,0×107m/s en una trayectoria circular de 2,00 m de radio? Los antiprotones tienen la misma masa que los protones pero la carga opuesta (negativa). (b) ¿Es posible obtener esta intensidad de campo con la tecnología actual o es una posibilidad futurista?

27 .

(a) Un ion oxígeno-16 con una masa de 2,66×10−26kg2,66×10−26kg viaja a 5,0×106m/s5,0×106m/s perpendicular a un campo magnético de 1,20 T, lo que hace que se mueva en un arco circular de 0,231 m de radio. ¿Qué carga positiva tiene el ion? (b) ¿Cuál es la relación entre esta carga y la carga de un electrón? (c) Discuta por qué la relación encontrada en (b) debe ser un número entero.

28 .

Un electrón en un televisor de CRT se mueve con una velocidad de 6,0×106m/s,6,0×106m/s, en dirección perpendicular al campo terrestre, que tiene una fuerza de 5,0×10−5T.5,0×10−5T. (a) ¿Qué intensidad de campo eléctrico hay que aplicar perpendicularmente al campo terrestre para que el electrón se mueva en línea recta? (b) Si se hace entre placas separadas 1,00 cm, ¿cuál es el voltaje aplicado? (Observe que los televisores suelen estar rodeados de un material ferromagnético para protegerlos de los campos magnéticos externos y evitar la necesidad de dicha corrección).

29 .

(a) ¿A qué velocidad se moverá un protón en una trayectoria circular del mismo radio que el electrón del ejercicio anterior? (b) ¿Cuál sería el radio de la trayectoria si el protón tuviera la misma velocidad que el electrón? (c) ¿Cuál sería el radio si el protón tuviera la misma energía cinética que el electrón? (d) ¿El mismo momento?

30 .

(a) ¿Qué voltaje acelerará los electrones a una velocidad de 6,00×10−7m/s?6,00×10−7m/s? (b) Halle el radio de curvatura de la trayectoria de un protón acelerado a través de este potencial en un campo de 0,500 T y compárelo con el radio de curvatura de un electrón acelerado a través del mismo potencial.

31 .

Una partícula alfa (m=6,64×10−27kg,(m=6,64×10−27kg, q=3,2×10−19C)q=3,2×10−19C) se desplaza en una trayectoria circular de radio 25 cm en un campo magnético uniforme de magnitud 1,5 T. (a) ¿Cuál es la velocidad de la partícula? (b) ¿Cuál es la energía cinética en electronvoltios? (c) ¿A través de qué diferencia de potencial debe ser acelerada la partícula para darle esta energía cinética?

32 .

Una partícula de carga q y masa m es acelerada desde el reposo a través de una diferencia de potencial V, tras lo cual se encuentra con un campo magnético uniforme B. Si la partícula se mueve en un plano perpendicular a B, ¿cuál es el radio de su órbita circular?

11.4 Fuerza magnética sobre un conductor portador de corriente

33 .

¿Cuál es la dirección de la fuerza magnética sobre la corriente en cada uno de los seis casos?

Caso a: La I está abajo, la B está fuera de la página. Caso b: La I está arriba, la B está a la derecha. Caso c: La I está a la derecha, la B está dentro de la página. Caso d: La I está a la izquierda, B está a la derecha. Caso e: La I está dentro de la página, la B está arriba. Caso f: La I está fuera de la página, la B está a la izquierda.
34 .

¿Cuál es el sentido de una corriente que experimenta la fuerza magnética indicada en cada uno de los tres casos, suponiendo que la corriente discurre perpendicular a BB?

Caso a: B está fuera de la página, F está arriba. Caso b: B está a la derecha, F está arriba. Caso c: B está dentro de la página, F está a la izquierda.
35 .

¿Cuál es la dirección del campo magnético que produce la fuerza magnética indicada sobre las corrientes en cada uno de los tres casos, suponiendo que BB es perpendicular a I?

Caso a: La I está arriba, la F está a la izquierda. Caso b: La I está abajo, la F está dentro de la página. Caso c: La I está a la izquierda, la F está arriba.
36 .

(a) ¿Cuál es la fuerza por metro en un rayo en el ecuador que lleva 20.000 A perpendicularmente al campo 3,0×10−5T3,0×10−5T de la Tierra? (b) ¿Cuál es la dirección de la fuerza si la corriente es recta hacia arriba y la dirección del campo terrestre es hacia el norte, paralela al suelo?

37 .

(a) Una línea eléctrica de corriente continua para un sistema de tren ligero conduce 1.000 A con un ángulo de 30,0° respecto al campo 5,0×10−5T5,0×10−5T de la Tierra. ¿Cuál es la fuerza en un tramo de 100 m de esta línea? (b) Discuta los problemas prácticos que esto presenta, si los hay.

38 .

Un cable que porta una corriente de 30,0 A pasa entre los polos de un imán fuerte que es perpendicular a su campo y experimenta una fuerza de 2,16 N sobre los 4,00 cm de cable en el campo. ¿Cuál es la intensidad media del campo?

11.5 Fuerza y torque en un bucle de corriente

39 .

(a) ¿En qué porcentaje disminuye el torque de un motor si sus imanes permanentes pierden un 5,0 % de su fuerza? (b) ¿En qué porcentaje habría que aumentar la corriente para devolver la torsión a los valores originales?

40 .

(a) ¿Cuál es el torque máximo en un bucle cuadrado de 150 vueltas de alambre de 18,0 cm de lado que lleva una corriente de 50,0 A en un campo de 1,60 T? (b) ¿Cuál es el par cuando θ es de 10,9º?

41 .

Halle la corriente necesaria a través de un bucle para crear un torque máximo de 9,0N·m.9,0N·m. El bucle tiene 50 vueltas cuadradas de 15,0 cm de lado y está en un campo magnético uniforme de 0,800 T.

42 .

Calcule la intensidad necesaria de campo magnético en un bucle cuadrado de 200 vueltas y 20,0 cm de lado para crear un torque máximo de 300 N ⋅ m si el bucle porta 25,0 A.

43 .

Como la ecuación del torque en un bucle portador de corriente es τ = NIAB sen θ, las unidades de N ⋅ m deben ser iguales a las unidades de A ⋅m2 T. Compruébelo.

44 .

(a) ¿En qué ángulo θ el torque en un bucle de corriente es el 90,0 % del máximo? (b) ¿El 50,0 % del máximo? (c) ¿El 10,0 % del máximo?

45 .

Un protón tiene un campo magnético debido a su espín. El campo es similar al creado por un bucle de corriente circular 0,65×10−15m0,65×10−15m de radio con una corriente de 1,05×104A.1,05×104A. Halle el torque máximo de un protón en un campo de 2,50 T. (Se trata de un torque importante en una partícula pequeña).

46 .

(a) Un bucle circular de 200 vueltas de radio 50,0 cm es vertical, con su eje en una línea este-oeste. Una corriente de 100 A circula en el sentido de las agujas del reloj en el bucle visto desde el este. El campo de la Tierra aquí es hacia el norte, paralelo al suelo, con una fuerza de 3,0×10−5T.3,0×10−5T. ¿Cuál es el sentido y la magnitud del torque en el bucle? b) ¿Este dispositivo tiene alguna aplicación práctica como motor?

Se muestra un bucle circular vertical junto con las direcciones de la brújula. El eje (perpendicular al plano del bucle) está en la línea este-oeste. El campo magnético apunta al norte. La corriente en el bucle circula en el sentido de las agujas del reloj visto desde el este. El torque en el bucle es en el sentido de las agujas del reloj cuando se mira hacia abajo en su parte superior.
47 .

Repita el problema anterior, pero con el bucle tumbado en el suelo con su corriente circulando en sentido contrario a las agujas del reloj (cuando se ve desde arriba) en un lugar donde el campo de la Tierra está al norte, pero con un ángulo de 45,0º por debajo de la horizontal y con una fuerza de 6,0×10−5T.6,0×10−5T.

Se muestra un bucle circular horizontal junto con las direcciones de la brújula. El campo magnético apunta 45 grados por debajo de la horizontal. El bucle se muestra girando en el sentido de las agujas del reloj visto desde el este.

11.6 El efecto Hall

48 .

Se coloca una tira de cobre en un campo magnético uniforme de magnitud 2,5 T. Se mide que el campo eléctrico Hall es 1,5×10−3V/m.1,5×10−3V/m. (a) ¿Cuál es la velocidad de deriva de los electrones de conducción? (b) Suponiendo que n = 8,0×10288,0×1028 electrones por metro cúbico y que el área de la sección transversal de la banda es 5,0×10−6m2,5,0×10−6m2, calcule la corriente en la tira. (c) ¿Cuál es el coeficiente Hall 1/nq?

49 .

Las dimensiones de la sección transversal de la tira de cobre mostrada son de 2,0 cm por 2,0 mm. La cinta lleva una corriente de 100 A y se coloca en un campo magnético de magnitud B = 1,5 T. ¿Cuáles son el valor y la polaridad del potencial Hall en la cinta de cobre?

Una tira de cobre cuadrada horizontal de 2,0 cm por 2,0 cm tiene una corriente I que fluye a través de ella hacia la derecha. Un campo magnético, B, apunta hacia arriba, perpendicular a la cara de la tira.
50 .

Las magnitudes de los campos eléctricos y magnéticos en un selector de velocidad son 1,8×105V/m1,8×105V/m y 0,080 T, respectivamente. (a) ¿Qué velocidad debe tener un protón para atravesar el selector? (b) Calcule también las velocidades necesarias para una partícula alfa y un átomo ionizado simple sO16sO16 para pasar por el selector.

51 .

Una partícula cargada se mueve a través de un selector de velocidad a velocidad constante. En el selector, E = 1,0×104N/C1,0×104N/C y B = 0,250 T. Cuando se apaga el campo eléctrico, la partícula cargada recorre una trayectoria circular de radio 3,33 mm. Determine la relación carga-masa de la partícula.

52 .

Una sonda Hall da una lectura de 1,5μV1,5μV para una corriente de 2 A cuando se coloca en un campo magnético de 1 T. ¿Cuál es el campo magnético en una región donde la lectura es 2μV2μV para 1,7 A de corriente?

11.7 Aplicaciones de las fuerzas y campos magnéticos

53 .

Un físico está diseñando un ciclotrón para acelerar protones a una décima parte de la velocidad de la luz. El campo magnético tendrá una intensidad de 1,5 T. Determine (a) el periodo de rotación de los protones que circulan y (b) el radio máximo de la órbita de los protones.

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Las intensidades de los campos en el selector de velocidad de un espectrómetro de masas de Bainbridge son B = 0,500 T y E = 1,2×105V/m,1,2×105V/m, y la fuerza del campo magnético que separa los iones es Bo=0,750T.Bo=0,750T. Se halla que una corriente de iones de Li cargados de manera individual se dobla en un arco circular de radio 2,32 cm. ¿Cuál es la masa de los iones Li?

55 .

El campo magnético de un ciclotrón es de 1,25 T, y el radio orbital máximo de los protones que circulan es de 0,40 m. (a) ¿Cuál es la energía cinética de los protones cuando son expulsados del ciclotrón? (b) ¿Cuál es esta energía en MeV? (c) ¿A través de qué diferencia de potencial tendría que ser acelerado un protón para adquirir esta energía cinética? (d) ¿Cuál es el periodo de la fuente de voltaje utilizada para acelerar los protones? (e) Repita los cálculos para las partículas alfa.

56 .

Se está utilizando un espectrómetro de masas para separar el oxígeno-16 común del oxígeno-18, mucho más raro, tomado de una muestra de hielo glacial antiguo. (La abundancia relativa de estos isótopos de oxígeno está relacionada con la temperatura climática en el momento en que se depositó el hielo). La relación de las masas de estos dos iones es de 16 a 18, la masa del oxígeno-16 es 2,66×10−26kg,2,66×10−26kg, y se cargan de manera individual y viajan a 5,00×106m/s5,00×106m/s en un campo magnético de 1,20 T. ¿Cuál es la separación entre sus trayectorias cuando alcanzan un objetivo después de atravesar un semicírculo?

57 .

(a) En un espectrómetro de masas se separan iones de uranio 235 y uranio 238 con tres cargas. (El uranio-235, mucho más raro, se utiliza como combustible de reactores). Las masas de los iones son 3,90×10−25kg3,90×10−25kg y 3,95×10−25kg,3,95×10−25kg, respectivamente, y viajan a 3,0×105m/s3,0×105m/s en un campo de 0,250 T. ¿Cuál es la separación entre sus trayectorias cuando chocan con un objetivo después de atravesar un semicírculo? (b) Discuta si esta distancia entre sus trayectorias parece ser lo suficientemente grande como para ser práctica en la separación del uranio-235 del uranio-238.

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