FÍSICA 2recuperatorioglobal2005

FÍSICA 2
2do recuperatorio global
1er cuatrimestre 2005
IMPORTANTE: Resolver cada problema en hojas separadas. Justificar breve y claramente las respuestas. Indicar
claramente las unidades de cada magnitud física utilizada. 1cal= 4,18J , R=0,082 l atm/K mol = 8,314 J/K mol
Tachar lo que no corresponda
Recupera 1ro
Recupera 2do
Global
Óptica y ondas
1) Los antinodos o vientres adyacentes en una onda estacionaria en una cuerda están separados 12cm. Una
partícula en un antinodo oscila con un movimiento armónico simple de amplitud 2,5cm y período 0,5 segundos.
La cuerda se extiende a loa largo del eje +x y está fija en x=0.
a) Obtener la expresión del desplazamiento de un punto de la cuerda arbitrario en función de la posición y el
tiempo
b) Calcular la velocidad de propagación de la onda en esa cuerda
c) Calcular la longitud que debe tener la cuerda para que en ella se forme el segundo armónico (indicar
claramente a qué llama segundo armónico) en la soga sujeta por ambos extremos. Graficar la perturbación de
ese modo en función de la variable que crea conveniente.
2) El objetivo de un microscopio tiene una distancia focal de 4mm, formando una imagen real a 180mm del
objetivo. El ocular tiene una distancia focal de 31mm y el instrumento está preparado par trabajar con imagen a
infinito (ojo relajado) a) Hacer un esquema del instrumento y un trazado de rayos a escala (aprox) par obtener
la imagen final. b) Calcular el aumento de dicho microscopio en esta disposición.
3) El patrón de difracción de Fraunhofer de una sola ranura se observa en el plano focal de una lente de 1m de
distancia focal. el ancho de la ranura es de 0,4mm. La luz incidente contiene dos longitudes de onda 1 y 2. El
cuarto mínimo correspondiente a 1 y el quinto mínimo correspondiente a 2 se presentan en el mismo punto de
la pantalla, a 5mm del máximo central. Calcular 1 y 2. Realizar un gráfico de la intensidad resultante en
función del parámetro que crea conveniente, para ambas longitudes de onda.
Termodinámica
1) Una mezcla de hielo y agua a 0°C está en un recipiente aislado. Un calefactor eléctrico de inmersión, de
capacidad calorífica despreciable, le suministra 40 cal/s durante 20 minutos. La temperatura de la mezcla, en
función del tiempo se muestra en la figura.
T (°C)
a) Explicar el proceso que está ocurriendo en
el recipiente
b) ¿Cuántos gramos de hielo había
originalmente? ¿Cuánta agua hay en el
recipiente una vez fundido el hielo? Cf = 80
cal/g para el agua.
100
t (s)
200
1000
2) Dos moles de gas ideal experimentan un ciclo como el que se indica en la figura. El ciclo se repite 100 veces
por minuto. Calcular
p(atm)
a) Trabajo, calor y variación de energía y de entropía de cada
B
30
A
tramo y de cada ciclo
0
b) Rendimiento del ciclo
10
c) Potencia generada por el ciclo
0
C
V(litros)
2
8
3) Una máquina de Carnot opera entre dos fuentes de 300K y 70K respectivamente
a) Si es reversible y el calor absorbido por la máquina es de 80J ¿cuál es su rendimiento? ¿y su eficiencia si
trabaja como máquina frigorífica? Hacer un esquema de la máquina en ambos casos
b) Si ahora tenemos una máquina irreversible que trabaja entre las mismas fuentes, su rendimiento es el 30%
del ideal y absorbe 50J del foco caliente ¿cuánto trabajo realiza y cuánto calor cedido por ciclo? ¿cuál es la
variación de entropía de la máquina, del medio exterior (ambas fuentes) y del universo en este caso?