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Física Universitaria Volumen 3

Problemas Adicionales

Física Universitaria Volumen 3Problemas Adicionales
  1. Prefacio
  2. Óptica
    1. 1 La naturaleza de la luz
      1. Introducción
      2. 1.1 La propagación de la luz
      3. 1.2 La ley de reflexión
      4. 1.3 Refracción
      5. 1.4 Reflexión interna total
      6. 1.5 Dispersión
      7. 1.6 Principio de Huygens
      8. 1.7 Polarización
      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 Óptica geométrica y formación de imágenes
      1. Introducción
      2. 2.1 Imágenes formadas por espejos planos
      3. 2.2 Espejos esféricos
      4. 2.3 Imágenes formadas por refracción
      5. 2.4 Lentes delgadas
      6. 2.5 El ojo
      7. 2.6 La cámara
      8. 2.7 La lupa simple
      9. 2.8 Microscopios y telescopios
      10. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
    3. 3 Interferencias
      1. Introducción
      2. 3.1 Interferencia de doble rendija de Young
      3. 3.2 Matemáticas de la interferencia
      4. 3.3 Interferencias de rendijas múltiples
      5. 3.4 Interferencia de película delgada
      6. 3.5 El interferómetro de Michelson
      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. 4 Difracción
      1. Introducción
      2. 4.1 Difracción de una rendija
      3. 4.2 Intensidad en la difracción de una rendija
      4. 4.3 Difracción de doble rendija
      5. 4.4 Rejillas de difracción
      6. 4.5 Aberturas circulares y resolución
      7. 4.6 Difracción de rayos X
      8. 4.7 Holografía
      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. Física moderna
    1. 5 Relatividad
      1. Introducción
      2. 5.1 Invariancia de las leyes físicas
      3. 5.2 Relatividad de la simultaneidad
      4. 5.3 Dilatación del tiempo
      5. 5.4 Contracción de longitud
      6. 5.5 La transformación de Lorentz
      7. 5.6 Transformación relativista de la velocidad
      8. 5.7 Efecto Doppler para la luz
      9. 5.8 Momento relativista
      10. 5.9 Energía relativista
      11. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
    2. 6 Fotones y ondas de materia
      1. Introducción
      2. 6.1 Radiación de cuerpo negro
      3. 6.2 Efecto fotoeléctrico
      4. 6.3 El efecto Compton
      5. 6.4 Modelo de Bohr del átomo de hidrógeno
      6. 6.5 Las ondas de materia de De Broglie
      7. 6.6 Dualidad onda-partícula
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
    3. 7 Mecánica cuántica
      1. Introducción
      2. 7.1 Funciones de onda
      3. 7.2 El principio de incertidumbre de Heisenberg
      4. 7.3 La ecuación de Schrӧdinger
      5. 7.4 La partícula cuántica en una caja
      6. 7.5 El oscilador armónico cuántico
      7. 7.6 El efecto túnel de las partículas a través de las barreras de potencial
      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 Estructura atómica
      1. Introducción
      2. 8.1 El átomo de hidrógeno
      3. 8.2 Momento dipolar magnético orbital del electrón
      4. 8.3 Espín del electrón
      5. 8.4 El principio de exclusión y la tabla periódica
      6. 8.5 Espectros atómicos y rayos X
      7. 8.6 Láseres
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
    5. 9 Física de la materia condensada
      1. Introducción
      2. 9.1 Tipos de enlaces moleculares
      3. 9.2 Espectros moleculares
      4. 9.3 Enlaces en los sólidos cristalinos
      5. 9.4 Modelo de electrones libres de los metales
      6. 9.5 Teoría de bandas de los sólidos
      7. 9.6 Semiconductores y dopaje
      8. 9.7 Dispositivos semiconductores
      9. 9.8 Superconductividad
      10. 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 Física nuclear
      1. Introducción
      2. 10.1 Propiedades de los núcleos
      3. 10.2 Energía de enlace nuclear
      4. 10.3 Decaimiento radioactivo
      5. 10.4 Reacciones nucleares
      6. 10.5 Fisión
      7. 10.6 Fusión nuclear
      8. 10.7 Usos médicos y efectos biológicos de la radiación nuclear
      9. 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 Física de partículas y cosmología
      1. Introducción
      2. 11.1 Introducción a la física de partículas
      3. 11.2 Leyes de conservación de las partículas
      4. 11.3 Cuarks
      5. 11.4 Aceleradores y detectores de partículas
      6. 11.5 El modelo estándar
      7. 11.6 El Big Bang
      8. 11.7 Evolución del universo primigenio
      9. 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. Índice

Problemas Adicionales

77 .

Demuestre que si la incertidumbre en la posición de una partícula es del orden de su longitud de onda de De Broglie, entonces la incertidumbre en su momento es del orden del valor de su momento.

78 .

La masa de un mesón ρρ-mesón se mide para ser 770MeV/c2770MeV/c2 con una incertidumbre de 100MeV/c2100MeV/c2. Estime el tiempo de vida de este mesón.

79 .

Una partícula de masa m está confinada en una caja de un ancho L. Si la partícula está en el primer estado excitado, ¿cuáles son las probabilidades de encontrar la partícula en una región de un ancho de 0,020L alrededor del punto x dado: (a) x=0,25Lx=0,25L; (b) x=0,40Lx=0,40L; (c) x=0,75Lx=0,75L; y (d) x=0,90Lx=0,90L.

80 .

Una partícula en una caja [0;L] está en el tercer estado excitado. ¿Cuáles son sus posiciones más probables?

81 .

Una bola de billar de 0,20 kg rebota sin perder su energía entre los cojines de una mesa de 1,5 m de largo. (a) Si la bola está en estado fundamental, ¿cuántos años necesita para ir de un cojín a otro? Puede comparar este intervalo de tiempo con la edad del universo. (b) ¿Cuánta energía se necesita para que la bola pase de su estado fundamental a su primer estado excitado? Compárela con la energía cinética de la bola que se mueve a 2,0 m/s.

82 .

Encuentre el valor esperado de la posición al cuadrado cuando la partícula en la caja está en su tercer estado excitado y la longitud de la caja es L.

83 .

Consideremos un pozo potencial infinito con límites de pared x=0x=0 y x=L.x=L. Demuestre que la función ψ(x)=Asenkxψ(x)=Asenkx es la solución de la ecuación estacionaria de Schrӧdinger para la partícula en una caja solo si k=2mE/.k=2mE/. Explique por qué ésta es una función de onda aceptable solo si k es un múltiplo entero de π/L.π/L.

84 .

Consideremos un pozo potencial infinito con límites de pared x=0x=0 y x=L.x=L. Explique por qué la función ψ(x)=Acoskxψ(x)=Acoskx no es una solución a la ecuación estacionaria de Schrӧdinger para la partícula en una caja.

85 .

Los átomos de una red cristalina vibran en movimiento armónico simple. Suponiendo que un átomo de la red tiene una masa de 9,4×10−26kg9,4×10−26kg, ¿cuál es la constante de fuerza de la red si un átomo de la red hace una transición del estado fundamental al primer estado excitado cuando absorbe un fotón de 525-µm525-µm ?

86 .

Una molécula diatómica se comporta como un oscilador armónico cuántico con la constante de fuerza 12,0 N/m y la masa 5,60×10−26kg5,60×10−26kg. (a) ¿Cuál es la longitud de onda del fotón emitido cuando la molécula hace la transición del tercer estado excitado al segundo estado excitado? (b) Encuentre la energía del estado fundamental de las vibraciones de esta molécula diatómica.

87 .

Un electrón con energía cinética de 2,0 MeV se encuentra con una barrera de energía potencial de altura 16,0 MeV y un ancho de 2,00 nm. ¿Cuál es la probabilidad de que el electrón salga al otro lado de la barrera?

88 .

Un haz de protones monoenergéticos de energía 2,0 MeV cae sobre una barrera de energía potencial de altura 20,0 MeV y de un ancho de 1,5 fm. ¿Qué porcentaje del haz se transmite a través de la barrera?

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