Omitir e ir al contenidoIr a la página de accesibilidad
Logo de OpenStax
Física Universitaria Volumen 2

Problemas De Desafío

Física Universitaria Volumen 2Problemas De Desafío
  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 De Desafío

61 .

La electricidad de 335 kV de ac procedente de una línea de transmisión de energía se introduce en el bobinado primario de un transformador. La relación entre el número de vueltas del bobinado secundario y el número del bobinado primario es Ns/Np=1.000Ns/Np=1.000. (a) ¿Qué voltaje se induce en el bobinado secundario? (b) ¿Qué no es razonable en este resultado? (c) ¿Qué suposición o premisa es responsable?

62 .

Un condensador de 1,5-kΩ1,5-kΩ el resistor y un inductor de 30 mH están conectados en serie, como se muestra a continuación, a través de una fuente de alimentación de ac de 120 V (rms) que oscila a una frecuencia de 60 Hz. (a) Calcule la corriente en el circuito. (b) Calcule las caídas de voltaje en el resistor y el inductor. (c) Calcule la impedancia del circuito. (d) Calcule la potencia disipada en al resistor. (e) Calcule la potencia disipada en el inductor. (f) Calcule la potencia producida por la fuente.

Circuito en serie con fuente de voltaje V paréntesis t paréntesis, un inductor de 30 mH y un resistor de 1,5 kilo ohmios
63 .

Un resistor de 20-Ω20-Ω, un condensador de 50-μF50-μF y un inductor de 30 mH están conectados en serie con una fuente de ac de amplitud 10 V y frecuencia 125 Hz. (a) ¿Cuál es la impedancia del circuito? (b) ¿Cuál es la amplitud de la corriente en el circuito? (c) ¿Cuál es la constante de fase de la corriente? ¿Está adelantando o retrasando el voltaje de la fuente? (d) Escriba las caídas de voltaje en el resistor, el condensador y el inductor y el voltaje de la fuente en función del tiempo. (e) ¿Cuál es el factor de potencia del circuito? (f) ¿Cuánta energía utiliza el resistor en 2,5 s?

64 .

Un resistor de 200-Ω200-Ω, un condensador de 150-μF150-μF y un inductor de 2,5 H están conectados en serie con una fuente de ac de 10 V de amplitud y frecuencia angular variable ωω. (a) ¿Cuál es el valor de la frecuencia de resonancia ωRωR? (b) ¿Cuál es la amplitud de la corriente si ω=ωRω=ωR? (c) ¿Cuál es la constante de fase de la corriente cuando ω=ωRω=ωR? ¿Está adelantando o retrasando el voltaje de la fuente, o está en fase? (d) Escriba una ecuación para la caída de voltaje a través del resistor como una función de tiempo cuando ω=ωRω=ωR. (e) ¿Cuál es el factor de potencia del circuito cuando ω=ωRω=ωR? (f) ¿Cuánta energía consume el resistor en 2,5 s cuando ω=ωRω=ωR?

65 .

Calcule las reactancias de los siguientes condensadores e inductores en circuitos de ac con las frecuencias dadas en cada caso: (a) inductor de 2 mH con una frecuencia de 60 Hz del circuito de ac; (b) inductor de 2 mH con una frecuencia de 600 Hz del circuito de ac; (c) inductor de 20 mH con una frecuencia de 6 Hz del circuito de ac; (d) inductor de 20 mH con una frecuencia de 60 Hz del circuito de ac; (e) condensador de 2 mF con una frecuencia de 60 Hz del circuito de ac; y (f) condensador de 2 mF con una frecuencia de 600 Hz del circuito de ac.

66 .

La impedancia de salida de un amplificador de audio tiene una impedancia de 500Ω500Ω y tiene un desajuste con una baja impedancia 8-Ω8-Ω altavoz. Se le pide que inserte un transformador adecuado para igualar las impedancias. ¿Qué relación de transformación va a utilizar y por qué? Utilice el circuito simplificado que se muestra a continuación.

La figura muestra un transformador con más bobinados en la bobina primaria. La bobina primaria está conectada a una fuente de voltaje a través de una impedancia Z igual a 500 ohmios. El voltaje a través de los bobinados se marca como salida del amplificador V subíndice P. Los dos extremos de la bobina secundaria del transformador se conectan a través de una resistencia de 8 ohmios.
67 .

Demuestre que la unidad del SI para la reactancia capacitiva es el ohmio. Demuestre que la unidad del SI para la reactancia inductiva es también el ohmio.

68 .

Una bobina con una autoinducción de 16 mH y una resistencia de 6,0Ω6,0Ω está conectada a una fuente de ac cuya frecuencia puede variar. ¿Cuál es la frecuencia del voltaje aplicado que permitirá que la bobina conduzca una corriente por 45°?45°?

69 .

Un circuito en serie RLC está formado por un resistor de 50-Ω50-Ω, un condensador de 200-μF200-μF y un inductor de 120 mH cuya bobina tiene una resistencia de 20Ω20Ω. La fuente del circuito tiene una emf rms de 240 V a una frecuencia de 60 Hz. Calcule los voltaje rms en (a) el resistor, (b) el condensador y (c) el inductor.

70 .

Un circuito en serie RLC está formado por un resistor de 10-Ω10-Ω, un condensador 8,0-μF8,0-μF y un inductor de 50 mH. Una fuente de 110 V (rms) de frecuencia variable se conecta a través de la combinación. ¿Cuál es la potencia de la fuente cuando su frecuencia se ajusta a la mitad de la frecuencia de resonancia del circuito?

71 .

A continuación se muestran dos circuitos que actúan como filtros de paso alto rudimentarios. El voltaje de entrada a los circuitos es ventradaventrada, y el voltaje de salida es vsalida.vsalida. (a) Demuestre que para el circuito de condensadores,

v salida v entrada = 1 1 + 1 / ω 2 R 2 C 2 , v salida v entrada = 1 1 + 1 / ω 2 R 2 C 2 ,

y para el circuito inductor,

v salida v entrada = ω L R 2 + ω 2 L 2 . v salida v entrada = ω L R 2 + ω 2 L 2 .

(b) Demuestre que para frecuencias altas, vsalidaventrada,vsalidaventrada, pero para las frecuencias bajas, vsalida0.vsalida0.

La figura muestra dos circuitos. El primero muestra un condensador y un resistor en serie con una fuente de tensión marcada V entrada. V salida se mide a través del resistor. El segundo circuito muestra un inductor y un resistor en serie con una fuente de voltaje marcada como V entrada. V salida se mide a través del inductor.
72 .

Los dos circuitos que se muestran a continuación actúan como filtros de paso bajo rudimentarios. El voltaje de entrada a los circuitos es ventradaventrada, y el voltaje de salida es vsalida.vsalida. (a) Demuestre que para el circuito de condensadores,

v salida v entrada = 1 1 + ω 2 R 2 C 2 , v salida v entrada = 1 1 + ω 2 R 2 C 2 ,

y para el circuito inductor,

v salida v entrada = R R 2 + ω 2 L 2 . v salida v entrada = R R 2 + ω 2 L 2 .

(b) Demuestre que para frecuencias bajas, vsalidaventrada,vsalidaventrada, pero para las frecuencias altas, vsalida0.vsalida0.

La figura muestra dos circuitos. La primera muestra un condensador y un resistor en serie con una fuente de voltaje marcado como V entrada. V salida se mide a través del condensador. El segundo circuito muestra un inductor y un resistor en serie con una fuente de voltaje marcada como V entrada. V salida se mide a través del resistor.
Cita/Atribución

¿Desea citar, compartir o modificar este libro? Este libro es Creative Commons Attribution License 4.0 y debe atribuir a OpenStax.

Información de atribución
  • Si redistribuye todo o parte de este libro en formato impreso, debe incluir en cada página física la siguiente atribución:
    Acceso gratis en https://openstax.org/books/f%C3%ADsica-universitaria-volumen-2/pages/1-introduccion
  • Si redistribuye todo o parte de este libro en formato digital, debe incluir en cada vista de la página digital la siguiente atribución:
    Acceso gratuito en https://openstax.org/books/f%C3%ADsica-universitaria-volumen-2/pages/1-introduccion
Información sobre citas

© 29 oct. 2021 OpenStax. El contenido de los libros de texto que produce OpenStax tiene una licencia de Creative Commons Attribution License 4.0 license. El nombre de OpenStax, el logotipo de OpenStax, las portadas de libros de OpenStax, el nombre de OpenStax CNX y el logotipo de OpenStax CNX no están sujetos a la licencia de Creative Commons y no se pueden reproducir sin el previo y expreso consentimiento por escrito de Rice University.