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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

16.1 Ecuaciones de Maxwell y ondas electromagnéticas

33 .

Demuestre que el campo magnético a una distancia r del eje de dos placas circulares paralelas, producido al colocar la carga Q(t) en las placas es
Bind=μ02πrdQ(t)dtBind=μ02πrdQ(t)dt.

34 .

Exprese la corriente de desplazamiento en un condensador en términos de la capacitancia y la tasa de cambio del voltaje a través del condensador.

35 .

Una diferencia de potencial V(t)=V0senωtV(t)=V0senωt se mantiene a través de un condensador de placas paralelas con capacitancia C que consiste en dos placas circulares paralelas. Un cable delgado con resistencia R conecta los centros de las dos placas, lo que permite que la carga se filtre entre las placas mientras se están cargando.
(a) Obtenga expresiones para la corriente de fuga Ires(t)Ires(t) en el cable fino. Utilice estos resultados para obtener una expresión para la corriente Ireal(t)Ireal(t) en los cables conectados al condensador.
(b) Calcule la corriente de desplazamiento en el espacio entre las placas a partir del cambio del campo eléctrico entre las placas.
(c) Compare Ireal(t)Ireal(t) con la suma de la corriente de desplazamiento Id(t)Id(t) y la corriente del resistor Ires(t)Ires(t) entre las placas, y explique por qué se esperaría la relación que observa.

36 .

Supongamos que el condensador de placas paralelas que se muestra a continuación acumula carga a una velocidad de 0,010 C/s. ¿Cuál es el campo magnético inducido a una distancia de 10 cm del condensador?

La figura muestra un condensador con dos placas circulares paralelas. Se conecta un cable a cada placa. Por el cable circula una corriente I. Se destaca un punto por debajo del condensador. Esto es a 10 cm del centro de las placas.
37 .

La diferencia de potencial V(t) entre las placas paralelas que se mostraron anteriormente aumenta de forma instantánea a una velocidad de 107V/s.107V/s. ¿Cuál es la corriente de desplazamiento entre las placas si su separación es de 1,00 cm y tienen un área de 0,200m20,200m2?

38 .

Un condensador de placas paralelas tiene un área de placa de A=0,250m2A=0,250m2 y una separación de 0,0100 m. Lo que debe ser la frecuencia angular ωω para un voltaje V(t)=V0senωtV(t)=V0senωt con V0=100VV0=100V para producir una corriente máxima inducida por desplazamiento de 1,00 A entre las placas?

39 .

El voltaje en un condensador de placas paralelas con área A=800cm2A=800cm2 y separación d=2mmd=2mm varía sinusoidalmente como V=(15mV)cos(150t)V=(15mV)cos(150t), donde t está en segundos. Calcule la corriente de desplazamiento entre las placas.

40 .

El voltaje en un condensador de placas paralelas con área A y separación d varía con el tiempo t como V=at2V=at2, donde a es una constante. Calcule la corriente de desplazamiento entre las placas.

16.2 Ondas electromagnéticas planas

41 .

Si el Sol se apagara de repente, no lo sabríamos hasta que su luz dejara de llegar. ¿En cuánto tiempo sabríamos que el Sol se ha apagado, dado que está a 1,496×1011m1,496×1011m de distancia?

42 .

¿Cuál es la máxima intensidad de campo eléctrico en una onda electromagnética que tiene una intensidad de campo magnético máxima de 5,00×10−4T5,00×10−4T (unas 10 veces el campo magnético de la Tierra)?

43 .

Una onda electromagnética tiene una frecuencia de 12 MHz. ¿Cuál es su longitud de onda en el vacío?

44 .

Si las intensidades de los campos eléctricos y magnéticos varían sinusoidalmente en el tiempo a la frecuencia de 1,00 GHz, siendo cero en t=0t=0, entonces E=E0sen2πftE=E0sen2πft y B=B0sen2πftB=B0sen2πft. (a) ¿Cuándo es la siguiente vez que las intensidades de campo son iguales a cero? (b) ¿Cuándo alcanzan su valor más negativo? (c) ¿Cuánto tiempo necesitan para completar un ciclo?

45 .

El campo eléctrico de una onda electromagnética que viaja en el vacío se describe mediante la siguiente función de onda
E=(5,00V/m)cos[kx(6,00×109s−1)t+0,40]j^E=(5,00V/m)cos[kx(6,00×109s−1)t+0,40]j^
donde k es el número de onda en rad/m, x está en m, t está en s.
Calcule las siguientes cantidades:
(a) la amplitud
(b) la frecuencia
(c) la longitud de onda
(d) la dirección del recorrido de la onda
(e) la onda del campo magnético asociado

46 .

Una onda electromagnética plana de frecuencia 20 GHz se desplaza en la dirección positiva del eje y de forma que su campo eléctrico apunta a lo largo del eje z. La amplitud del campo eléctrico es de 10 V/m. El inicio del tiempo se elige de manera que a t=0t=0, el campo eléctrico tiene un valor de 10 V/m en el origen. (a) Escriba la función de onda que describirá la onda del campo eléctrico. (b) Calcule la función de onda que describirá la onda del campo magnético asociado.

47 .

A continuación se representa una onda electromagnética que viaja en la dirección del eje y positivo: Ex=0;Ey=E0cos(kxωt);Ez=0Bx=0;By=0;Bz=B0cos(kxωt)Ex=0;Ey=E0cos(kxωt);Ez=0Bx=0;By=0;Bz=B0cos(kxωt).
La onda atraviesa un tubo ancho de sección circular de radio R cuyo eje se encuentra a lo largo del eje y. Calcule la expresión de la corriente de desplazamiento a través del tubo.

16.3 Energía transportada por las ondas electromagnéticas

48 .

Mientras está en el exterior en un día soleado, un estudiante sostiene una gran lente convexa de radio 4,0 cm por encima de una hoja de papel para producir un punto brillante en el papel de 1,0 cm de radio, en lugar de un foco nítido. ¿Por qué factor está relacionado el campo eléctrico del punto luminoso con el campo eléctrico de la luz solar que sale por el lado de la lente que da al papel?

49 .

Una onda electromagnética plana viaja hacia el norte. En un instante, su campo eléctrico tiene una magnitud de 6,0 V/m y apunta hacia el este. ¿Cuál es la magnitud y la dirección del campo magnético en este instante?

50 .

El campo eléctrico de una onda electromagnética viene dado por
E=(6,0×10−3V/m)sen[2π(x18mt6,0×10−8s)]j^.E=(6,0×10−3V/m)sen[2π(x18mt6,0×10−8s)]j^.
Escriba las ecuaciones para el campo magnético asociado y el vector de Poynting.

51 .

Una emisora de radio emite a una frecuencia de 760 kHz. En un receptor a cierta distancia de la antena, el campo magnético máximo de la onda electromagnética detectada es 2,15×10−11T2,15×10−11T.
(a) ¿Cuál es el campo eléctrico máximo? (b) ¿Cuál es la longitud de onda de la onda electromagnética?

52 .

El filamento de una bombilla incandescente transparente irradia luz visible con una potencia de 5,00 W. Modele la parte de vidrio de la bombilla como una esfera de radio r0=3,00cmr0=3,00cm y calcular la cantidad de energía electromagnética de la luz visible dentro de la bombilla.

53 .

¿A qué distancia una bombilla de 100 W produce la misma intensidad de luz que una bombilla de 75 W a 10 m de distancia? (Supongamos que ambos tienen la misma eficacia para convertir la energía eléctrica del circuito en energía electromagnética emitida)

54 .

Una bombilla incandescente solo emite 2,6 W de su potencia como luz visible. ¿Cuál es el campo eléctrico eficaz de la luz emitida a una distancia de 3,0 m de la bombilla?

55 .

Una bombilla de 150 W emite el 5 % de su energía como radiación electromagnética. ¿Cuál es la magnitud del vector de Poynting medio a 10 m de la bombilla?

56 .

Un pequeño láser de helio-neón tiene una potencia de salida de 2,5 mW. ¿Cuál es la energía electromagnética en una longitud de 1,0 m del haz?

57 .

En la parte superior de la atmósfera terrestre, el vector de Poynting promediado en el tiempo asociado a la luz solar tiene una magnitud de aproximadamente 1,4kW/m2.1,4kW/m2.
(a) ¿Cuáles son los valores máximos de los campos eléctrico y magnético para una onda de esta intensidad? (b) ¿Cuál es la potencia total radiada por el sol? Supongamos que la Tierra está a 1,5×1011m1,5×1011m del Sol y que la luz solar está compuesta por ondas electromagnéticas planas.

58 .

El campo magnético de una onda electromagnética plana que se mueve a lo largo del eje z viene dado por B=B0(coskz+ωt)j^B=B0(coskz+ωt)j^, donde B0=5,00×10−10TB0=5,00×10−10T y k=3,14×10−2m−1.k=3,14×10−2m−1.
(a) Escriba una expresión para el campo eléctrico asociado a la onda. (b) ¿Cuál es la frecuencia y la longitud de onda? (c) ¿Cuál es su vector de Poynting medio?

59 .

¿Cuál es la intensidad de una onda electromagnética con una intensidad de campo eléctrico máxima de 125 V/m?

60 .

Supongamos que los láseres de helio-neón que se utilizan habitualmente en los laboratorios de física para estudiantes tienen potencias de 0,500 mW. (a) Si se proyecta un rayo láser de este tipo sobre un punto circular de 1,00 mm de diámetro, ¿cuál es su intensidad? (b) Calcule la intensidad máxima del campo magnético. (c) Calcule la intensidad máxima del campo eléctrico.

61 .

Un transmisor de radio AM emite 50,0 kW de potencia de manera uniforme en todas las direcciones. (a) Suponiendo que todas las ondas de radio que llegan al suelo son completamente absorbidas, y que no hay absorción por la atmósfera u otros objetos, ¿cuál es la intensidad a 30,0 km de distancia? (Pista: La mitad de la potencia se repartirá en la superficie de una semiesfera). b) ¿Cuál es la intensidad máxima del campo eléctrico a esta distancia?

62 .

Suponga que la intensidad máxima segura de las microondas para la exposición humana se considera de 1,00W/m21,00W/m2. (a) Si una unidad de radar emite 10,0 W de microondas (distintas de las enviadas por su antena) de manera uniforme en todas las direcciones, ¿a qué distancia debe estar para exponerse a una intensidad considerada segura? Supongamos que la potencia se propaga uniformemente sobre el área de una esfera sin complicaciones por absorción o reflexión. (b) ¿Cuál es la máxima intensidad del campo eléctrico con la intensidad segura? (Tenga en cuenta que los primeros radares tenían más fugas que los modernos. Esto causaba problemas de salud identificables, como cataratas, a las personas que trabajaban cerca de ellos)

63 .

Una antena parabólica de comunicaciones universitarias de 2,50 m de diámetro recibe señales de televisión que tienen una intensidad de campo eléctrico máxima (para un canal) de 7,50μV/m7,50μV/m (vea más abajo). (a) ¿Cuál es la intensidad de esta onda? (b) ¿Cuál es la potencia recibida por la antena? (c) Si el satélite en órbita emite uniformemente sobre un área de 1,50×1013m21,50×1013m2 (una gran fracción de América del Norte), ¿cuánta potencia irradia?

La figura muestra las ondas que inciden en una antena parabólica.
64 .

Se pueden construir láseres que produzcan una onda electromagnética de intensidad extremadamente alta durante un breve periodo, llamados láseres pulsados. Se utilizan para iniciar la fusión nuclear, por ejemplo. Dicho láser puede producir una onda electromagnética con una intensidad de campo eléctrico máxima de 1,00×1011V/m1,00×1011V/m durante un tiempo de 1,00 ns. (a) ¿Cuál es la intensidad máxima del campo magnético en la onda? (b) ¿Cuál es la intensidad del haz? (c) ¿Qué energía entrega en un área de 1,00-mm21,00-mm2?

16.4 Momento y presión de radiación

65 .

Una bombilla de 150 W emite el 5% de su energía como radiación electromagnética. ¿Cuál es la presión de radiación sobre una esfera absorbente de radio 10 m que rodea la bombilla?

66 .

¿Qué presión ejerce la luz emitida uniformemente en todas las direcciones por una bombilla incandescente de 100 W sobre un espejo situado a una distancia de 3,0 m, si 2,6 W de la potencia se emiten como luz visible?

67 .

Una partícula de polvo esférica microscópica de radio 2μm2μm y la masa 10μg10μg se mueve en el espacio exterior a una velocidad constante de 30 cm/s. Una onda de luz la golpea desde la dirección opuesta a su movimiento y es absorbida. Suponiendo que la partícula se desacelera uniformemente hasta alcanzar la velocidad cero en un segundo, ¿cuál es la amplitud media del campo eléctrico en la luz?

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Una bola esférica de poliestireno que tiene un radio de 2 mm y una masa de 20μg20μg que se suspende, debido a la presión de radiación, dentro de un tubo al vacío en un laboratorio. ¿Cuánta intensidad será necesaria si la bola absorbe la luz completamente?

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Supongamos que SavgSavg para la luz solar en un punto de la superficie de la Tierra es 900W/m2900W/m2. (a) Si la luz solar incide perpendicularmente sobre una cometa con una superficie reflectante de área 0,75m20,75m2, ¿cuál es la fuerza media sobre la cometa debido a la presión de la radiación? (b) ¿Cómo se ve afectada su respuesta si el material de la cometa es negro y absorbe toda la luz solar?

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La luz del sol llega al suelo con una intensidad de aproximadamente 1,0kW/m21,0kW/m2. Un bañista tiene una superficie corporal de 0,8m20,8m2 de cara al sol mientras está recostado en una silla de playa en un día despejado. (a) ¿Cuánta energía de la luz solar directa llega a la piel del bañista por segundo? (b) ¿Qué presión ejerce la luz solar si es absorbida?

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Supongamos que una partícula esférica de masa m y radio R en el espacio absorbe luz de intensidad I durante un tiempo t. (a) ¿Cuánto trabajo realiza la presión de radiación para acelerar la partícula desde el reposo en el tiempo dado que absorbe la luz? (b) ¿Cuánta energía transportada por las ondas electromagnéticas es absorbida por la partícula durante este tiempo en función de la energía radiante que incide sobre la partícula?

16.5 El espectro electromagnético

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¿Cuántos átomos de helio, cada uno con un radio de aproximadamente 31 pm, deben colocarse uno al lado del otro para tener una longitud igual a una longitud de onda de luz azul de 470 nm?

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Si quiere detectar detalles del tamaño de los átomos (unos 0,2 nm) con una radiación electromagnética, esta debe tener una longitud de onda de aproximadamente este tamaño. (a) ¿Cuál es su frecuencia? (b) ¿Qué tipo de radiación electromagnética podría ser?

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Calcule el rango de frecuencias de la luz visible, dado que abarca longitudes de onda de 380 a 760 nm.

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(a) Calcule el rango de longitudes de onda para la radio AM dado que su rango de frecuencias es de 540 a 1600 kHz. (b) Haga lo mismo para el rango de frecuencias de FM de 88,0 a 108 MHz.

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La emisora de radio WWVB, operada por el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (National Institute of Standards and Technology, NIST) desde Fort Collins, Colorado, a una frecuencia baja de 60 kHz, emite una señal de sincronización horaria cuyo alcance abarca todo el territorio continental de EE. UU. La temporización de la señal de sincronización está controlada por un conjunto de relojes atómicos con una exactitud de 1×10−12s,1×10−12s, y se repite cada 1 minuto. La señal se utiliza para dispositivos, como los relojes radiocontrolados, que se sincronizan automáticamente con ella a horas locales preestablecidas. La señal de longitud de onda larga de WWVB tiende a propagarse cerca del suelo.
(a) Calcule la longitud de onda de las ondas de radio de WWVB.
(b) Estime el error que el tiempo de viaje de la señal provoca en la sincronización de un reloj radiocontrolado en Norfolk, Virginia, que está a 1570 mi (2527 km) de Fort Collins, Colorado.

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Una unidad WiFi de exterior para una zona de picnic tiene una potencia de 100 mW y un alcance de unos 30 m. ¿Qué potencia de salida reduciría su alcance a 12 m para utilizarlo con los mismos dispositivos que antes? Supongamos que no hay obstáculos en el camino y que las microondas del suelo simplemente se absorben.

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7. El prefijo "mega" (M) y "kilo" (k), al referirse a cantidades de datos informáticos, se refieren a factores de 1024 o 210210 en vez de 1.000 para el prefijo kilo, y 10242=22010242=220 en vez de 1.000.000 para el prefijo Mega (M). Si un rúter inalámbrico (WiFi) transfiere 150 Mbps de datos, ¿cuántos bits por segundo es eso en aritmética decimal?

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Un usuario de computadora descubre que su rúter inalámbrico transmite datos a una velocidad de 75 Mbps (megabits por segundo). Compare el tiempo medio de transmisión de un bit de datos con la diferencia de tiempo entre la señal wifi que llega directamente al teléfono móvil de un observador y la que rebota hacia él desde una pared situada a 8,00 m del observador.

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(a) El tamaño ideal (más eficiente) para una antena de radiodifusión con un extremo en el suelo es un cuarto de la longitud de onda (λ/4λ/4) de la radiación electromagnética que se envía. Si una nueva emisora de radio tiene una antena de este tipo de 50,0 m de altura, ¿qué frecuencia emite con mayor eficacia? ¿Está en la banda de AM o de FM? (b) Discuta la analogía del modo resonante fundamental de una columna de aire cerrada por un extremo con la resonancia de las corrientes en una antena que tiene una cuarta parte de su longitud de onda.

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¿Cuáles son las longitudes de onda de (a) los rayos X de frecuencia 2,0×1017¿Hz?2,0×1017¿Hz? (b) Luz amarilla de frecuencia 5,1×1014¿Hz?5,1×1014¿Hz? (c) Rayos gamma de frecuencia 1,0×1023¿Hz?1,0×1023¿Hz?

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La luz roja de λ=660nmλ=660nm, ¿cuál es la f, la ωla ω y la k?

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Un transmisor de radio emite ondas electromagnéticas planas cuyo campo eléctrico máximo en un lugar determinado es 1,55×10−3V/m.1,55×10−3V/m. ¿Cuál es la magnitud máxima del campo magnético oscilante en ese lugar? ¿Cómo se compara con el campo magnético de la Tierra?

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(a) Dos frecuencias de microondas autorizadas para su uso en hornos de microondas son: 915 y 2.450 MHz. Calcule la longitud de onda de cada una. (b) ¿Qué frecuencia produciría menores puntos calientes en los alimentos debido a los efectos de interferencia?

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Durante el latido normal, el corazón crea un potencial máximo de 4,00 m a través de 0,300 m del pecho de una persona, creando una onda electromagnética de 1,00 Hz. (a) ¿Cuál es la máxima intensidad del campo eléctrico creado? (b) ¿Cuál es la correspondiente intensidad máxima del campo magnético en la onda electromagnética? (c) ¿Cuál es la longitud de onda de la onda electromagnética?

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Las distancias en el espacio suelen citarse en unidades de años luz, la distancia que recorre la luz en 1 año. (a) ¿Cuántos metros son un año luz? (b) ¿Cuántos metros hay hasta Andrómeda, la gran galaxia más cercana, dado que es 2,54×1062,54×106 ly? (c) La galaxia más lejana descubierta hasta ahora es 13,4×10913,4×109 ly lejos. ¿Qué distancia hay en metros?

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Una determinada línea eléctrica de ac de 60,0 Hz irradia una onda electromagnética con una intensidad de campo eléctrico máxima de 13,0 kV/m. (a) ¿Cuál es la longitud de onda de esta onda electromagnética de muy baja frecuencia? (b) ¿Qué tipo de radiación electromagnética es esta onda (b) ¿Cuál es su intensidad de campo magnético máxima?

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(a) ¿Cuál es la frecuencia de la radiación ultravioleta de 193 nm que se utiliza en la cirugía ocular con láser? (b) Suponiendo que la exactitud con la que esta radiación electromagnética puede intervenir (cambiar la forma) la córnea es directamente proporcional a la longitud de onda, ¿cuánto más precisa puede ser esta radiación ultravioleta que la longitud de onda visible más corta de la luz?

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