GUÍADE FÍSICA III (1401) - Instituto Francisco Possenti

INSTITUTO FRANCISCO POSSENTI A.C.
Per crucem ad lucem
PREPARATORIA (1085)
GUÍA DE FISICA III (1401)
UNIDAD I: INTRODUCCIÓN AL CURSO Y LA RELACIÓN DE LA FÍSICA CON EL ENTORNO SOCIAL.
1. Da la definición de FISICA.
2. ¿De donde proviene la palabra física y que significa?
3. Realiza un diagrama indicando las ramas de la física.
4. Escribe en notación científica las siguiente cantidades:

350 000 000

18 600 000

95 480

0.000326

0.000000000000781
5. Define magnitud, unidad de medida y patrón de medida.
6. ¿Qué significa medir?
7. ¿Cuáles son las unidades fundamentales de medida?
8. Da algunos ejemplos de unidades derivadas de medida.
9. Completa la siguiente tabla indicando las unidades de medida para las magnitudes de sistemas de
unidades.
ALGUNAS MAGNITUDES FUNDAMENTALES Y SUS DERIVADAS
MAGNITUD
SISTEMA INTERNACIONAL (SI)
SISTEMA INGLES
Longitud
Masa
Tiempo
Área o superficie
Volumen
Velocidad
Aceleración
Fuerza
Trabajo y energía
Presión
potencia
10. Realiza las siguientes conversiones de unidades:
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
0.5 litros a cm3

300 m/s a km/h

50 °C a
°K
11. ¿Por qué a la Física se le reconoce como una ciencia teórico experimental?
12. Da por lo menos 5 ejemplos en los cuales se relaciona a la Física con algunas otras ciencias.
UNIDAD II:
INTERACCIONES MECÁNICAS. FUERZA Y MOVIMIENTO.
13. Enuncia la tercera ley de Newton.
14. ¿Una fuerza se manifiesta siempre y cuando?
15. Da algunos ejemplos de fuerzas de contacto.
16. Da algunos ejemplos de fuerzas de acción a distancia.
17. Enuncia la ley de Hooke y que instrumento conoces que utilice esta ley.
18. Define a la resultante de un sistema de fuerzas.
19. Define a la equilibrante de un sistema de fuerzas.
20. Realiza un diagrama con la resultante y la equilibrante de un sistema de dos fuerzas concurrentes.
 Resuelve los siguientes 4 problemas de Equilibrio de fuerzas concurrentes sobre un cuerpo
21. Determina por los métodos gráfico y analítico la fuerza y el ángulo correspondiente para que la lancha
de la figura siguiente se mueva hacia el este con una fuerza resultante de 650 N.
RESPUESTA:
306.4 N ; 26.5º
22. Dos caballos arrastran un tronco mediante dos cuerdas que llevan atadas a uno de los extremos de
dicho tronco. Uno de los caballos ejerce una fuerza de 500N hacia el este y el otro una fuerza de 800N
en dirección noreste. Determina gráfica y analíticamente el valor de la fuerza resultante, así como el
ángulo formado respecto al este. RESPUESTA:
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1206.5 N ; 28º respecto al este
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23. Una lancha de motor lleva una velocidad de 16 m/s al cruzar perpendicularmente hacia el norte la
corriente de un río cuya velocidad es de 4 m/s al este. Determinar analíticamente la velocidad resultante
que lleva la lancha y el ángulo formado respecto a la corriente del río. RESPUESTA: 16.49 m/s ; 76º
24. Encontrar la resultante de las siguientes velocidades y el ángulo que esta forma respecto al eje X
positivo. RESPUESTA: 27.5 m/s ; 119.4º
25. Da la definición de MECÁNICA.
26. ¿Que estudia la Cinemática?
27. ¿Que estudia la Dinámica?
28. ¿Qué diferencia hay entre distancia y desplazamiento; velocidad y rapidez?
29. Define Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU).
 Resuelva el siguientes problema de distancia y velocidad.
30. Un barco navega a una velocidad de 60 km/h en un río cuya velocidad es de 15 km/h al norte.
Determinar:
a) La velocidad del barco en m/s , si va en la misma dirección y sentido que la corriente del río.
b) La velocidad del barco si va en la misma dirección, pero en sentido contrario a la corriente
del río.
c) La velocidad del barco al cruzar el río de una orilla a la otra. Encontrar también la dirección
que llevara el barco.
Respuestas: 20.833 m/s al norte ; -45 km/h al sur ; 62 km/h; 14° al noreste.
31. Defina Velocidad media.
32. Defina Aceleración.
33. Defina Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA).
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 Resuelva los siguientes 5 problemas de MRUA.
34. Una avioneta parte del reposo y alcanza una rapidez de 95 km/h en 7 segundos para su despegue.
¿Cuál fue su aceleración?
Respuesta: a=3.77 m/s2
35. Una pelota al ser soltada en una pendiente adquiere una aceleración de 6 m/s2 en 1.2 segundos.
Calcular:
a) ¿Qué rapidez lleva en ese tiempo?
b) ¿Qué distancia recorrió?
Respuestas: v = 7.2 m/s ; d = 4.32 m
36. Un motociclista que se dirige hacia el sur lleva una velocidad de 10 km/h, si después acelera
uniformemente 3 m/s2 durante 5 segundos. Calcular:
a) La velocidad obtenida al termino de los 5 segundos
b) El desplazamiento que tuvo a partir de su aceleración.
Respuestas: v5s = 17.78 m/s ; d = 51.38 m
37. Un automóvil que viaja al este aumenta su velocidad de 30 km/h a 60 km/h en 4 segundos, si se
considera que su aceleración fue constante. Calcular:
a) Su aceleración.
b) La distancia que recorrió en los 4 segundos.
Respuestas: a = 2.08 m/s2 ; d = 49.96 m
38. Una caja se cae accidentalmente de un camión que lleva una velocidad de 60 km/h hacia el este,
recorriendo 15 m antes de detenerse. Si la aceleración es constante, calcular:
a) La aceleración.
b) El tiempo que tarda la caja en detenerse.
c) La distancia que recorre el primer segundo de su caída.
Respuestas: a = -9.25 m/s2 ; t = 1.8 s ; d1s = 12.03 m
39. Enuncia la Primera Ley de Newton y descríbala con sus propias palabras.
40. Enuncia la Segunda Ley de Newton y descríbala con sus propias palabras.
41. Define Caída Libre.
42. Define Tiro Vertical.
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 Resuelva los siguientes 2 problemas de Caída Libre y Tiro Vertical.
43. Un balón de fútbol se deja caer desde una ventana y tarda en llegar al suelo 5 segundos. Calcular:
a) ¿Desde qué altura cayó?
b) ¿Con qué velocidad cae al suelo?
Respuestas: h = - 122.5 m ; v = - 49 m/s
44. Se lanza verticalmente hacia arriba una pelota con una velocidad de 20 m/s. Calcular:
a) ¿Qué distancia recorre a los 2 segundos?
b) ¿Qué velocidad lleva a los 2 segundos?
c) ¿Qué altura máxima alcanza?
d) ¿Cuánto tiempo dura en el aire?
Respuestas: d = 20.4 m ; v = 0.4 m/s ; h = 20.41 m ; t = 4.08 s
45. Define a la Hidráulica.
46. Da la definición de Hidrostática.
47. ¿Qué estudia la hidrodinámica?
48. Define el concepto de Presión.
49. ¿A qué se le llama Presión atmosférica y qué valor tiene esta en la Cd. De México?
50. ¿Qué entiende por Presión Hidrostática?
51. Enuncia el Principio de Pascal
52. Enuncia el Principio de Arquímedes
 Resuelva los siguientes 6 problemas de Hidrostática.
53. ¿Cuál es la presión que se aplica sobre un líquido encerrado en un tanque, por medio de un pistón que
tiene un área de 0.02m2 y aplica una fuerza de 100 N.?
Respuesta: 5000 n/m2
54. Calcular el área sobre la cual debe aplicarse una fuerza de 150 N para que exista una presión de 2000
N/m2.
Respuesta: A = 0.075 m2
55. Determine la presión hidrostática que existirá en una prensa hidráulica a una profundidad de 3 y 6 m,
respectivamente.
Respuestas: Ph 3m= 29400 n/m2 ; Ph 6m= 58800 N/m2
56. ¿A qué altura máxima llegara el agua al ser bombeada a través de una tubería con una presión de
4 X 105 N/m2?
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Respuesta: h = 40.8 m
57. Calcular la fuerza que se aplica en el émbolo menor de una prensa hidráulica de 10 cm2 de área, si en
el émbolo mayor con un área de 150 cm2 se produce una fuerza de 10500 N.
Respuesta: f = 700 N
2
58. Un prisma rectangular de cobre, de base igual a 36 cm y una altura de 10 cm, se sumerge hasta la
mitad, por medio de un alambre, en un recipiente que contiene alcohol. (densidad del alcohol igual a
790 kg/m3)
a) ¿Qué volumen de alcohol desaloja?
b) ¿Qué empuje recibe?
c) ¿Cuál es el peso aparente del prisma debido al empuje, si su peso real es de 31.36 N?
Respuestas:
Valcohol desalojado= 180 cm3 ; E = 1.39 N ; Paparente = 29.97 N
59. Enuncia la Ley de Boyle.
 Resuelva el siguiente problema de la Ley de Boyle.
60. Un gas recibe una presión de 2 atm y ocupa un volumen de 125 cm 3. Calcular la presión que debe
soportar para que su volumen sea de 95 cm3.
Respuesta: P2 = 2.63 atm
61. ¿Qué diferencia hay entre física clásica y física moderna?
62. Enuncie los dos postulados de la Teoría Especial de la Relatividad.
UNIDAD III: INTERACCIONES TÉRMICAS, PROCESOS TERMODINÁMICOS Y MÁQUINAS TÉRMICAS.
63. Da la definición de TRABAJO MECÁNICO.
 Resuelva los siguientes 5 problemas de trabajo mecánico.
64. Una persona levanta una silla cuyo peso es de 49 N hasta una altura de 0.75m. ¿Qué trabajo realizo?
Respuesta: T= 36.75 J
65. Un ladrillo tiene una masa de 1 kg ,
¿a qué distancia se levantó del suelo si se realizó un trabajo de
19.6 J?
Respuesta: d= 2m
66. Un viajero levanta su petaca de 196 N hasta una altura de 0.5m. Calcular:
a) ¿Qué trabajo realiza?
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b) Si se queda parado durante dos minutos, sosteniendo la petaca a la misma altura, ¿Cuánto vale el
trabajo realizado?
c) Si camina 5m sin variar la altura de la petaca, ¿Cuánto vale el trabajo realizado?
Respuestas: T= 98 J ; T= 0 ; T= 0
67. Calcular el trabajo realizado por una fuerza de 200 N que forma un ángulo de 25º respecto a la
horizontal, al desplazar 2 metros al cuerpo que se ve en la siguiente figura:
a) Calcular el trabajo si la fuerza es paralela al desplazamiento.
b) Determinar el trabajo si la fuerza es perpendicular al desplazamiento.
Respuestas: T=362.52 J; T=400 J; T= 0
68. Un bloque cuya masa es de 3kg es jalado por una fuerza de 45N con un ángulo de 30º, como se ve en
la figura, desplazándolo 5 m. considerando que el coeficiente de fricción dinámico con el suelo es de
0.25. Calcular:
a) ¿Cuánto vale el trabajo realizado por las fuerzas que actúan sobre el bloque?
b) ¿Cuál es el valor del trabajo resultante?
Respuestas: TF = 194.85J ; TFd = -8.64 J; TR = 186.23 J
69. Da la definición de ENERGÍA.
70. Menciona algunos tipos de energía.
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71. Define ENERGÍA POTENCIAL GRAVITACIONAL.
72. Define ENERGÍA POTENCIAL ELÁSTICA.
73. Define ENERGÍA CINÉTICA TRASLACIONAL.
74. Define ENERGÍA CINÉTICA ROTACIONAL.
75. Enuncia que dice la LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA y su degradación.
 Resuelva los siguientes 6 problemas de energía:
76. Un cuerpo cuyo peso es de 19.6 N lleva una velocidad de 10 m/s. ¿Cuál es su energía cinética
traslacional?
Respuesta: ECT=100 J
77. Determine la masa de un cuerpo cuya energía cinética traslacional es de 400 J y lleva una velocidad de
30 m/s.
Respuesta: m = 0.88 g
78. Un libro de 1.5 kg se eleva a una altura de 1.3 m. ¿Cuál es su energía potencial gravitacional?
Repuesta: Ep = 19.11 J
79. Una viga de 980 N se eleva a n altura de 20 m. Calcular:
a) ¿Qué trabajo se realiza para elevar la viga?
b) ¿Cuál es su energía potencial gravitacional a los 20 m de atura?
c) ¿Cuál sería su energía cinética traslacional al chocar contra el suelo si se deja caer libremente?
Respuestas: T = 19600 J ; EPG = 19600 J ;
ECT = 19600 J
80. Se aplica sobre un cuerpo de 10 kg una fuerza constante de 50 N con un ángulo de 25°, como se ve en
la figura. Si a partir del reposo se ha desplazado 6 m. ¿Cuál será su velocidad en ese instante?
Considere nula la fricción.
Respuesta: v = 7.37 m/s
4
81. Una camioneta lleva una energía cinética traslacional de 4 x 10 J y se detiene después de recorrer
20m. calcular la fuerza media que ha actuado para detenerla.
Respuesta: F = 2 x 103 N
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82. Define TERMODINÁMICA.
83. Define que son los procesos termodinámicos adiabáticos y no adiabáticos
84. A que se refiere el equilibrio termodinámico
85. Cuál es el punto triple de una sustancia
86. Para qué se utilizan las maquinas térmicas, cuantas clases existen y cuales son
87. Cuál es el concepto de intensidad de radiación solar
88. Como se genera la energía radiante del sol.
89. Da algunos ejemplos de la transformaciones de la energía solar
 Resuelva los siguientes 2 problemas de eficiencia de máquinas térmicas.
90. Determinar la eficiencia d una maquina térmica que recibe 6.9 X 106 cal , realizando un trabajo de
8.98 X 106 J.
Respuesta: ƞ= 0.31 , o bien , 31%
91. Determinar en joules el trabajo producido por una maquina térmica con una eficiencia de 20% cuando
se le suministran 8.7 X 105 cal.
Respuesta: T=7.308 X 105 J
UNIDAD IV: INTERACCIONES ELÉCTRICAS Y MAGNÉTICAS. FENÓMENOS LUMINOSOS.
92. Da la definición de CIRCUITO ELECTRICO.
93. ¿Cuándo un circuito está cerrado y cuando abierto?
94. Explica cómo es una conexión de resistencias en serie, una en paralelo y una mixta.
95. ¿Qué relación hay entre corriente, diferencia de potencial y resistencia eléctrica en un circuito resistivo?
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 Resuelve los siguientes 2 problemas de circuitos con resistencias conectadas en serie,
paralelo y mixtas.
96. Determinar el valor de la resistencia equivalente de dos resistencias cuyos valores son R1= 15 Ω y R2=
23 Ω, conectadas primero en serie y luego en paralelo.
Respuestas: Re en serie = 38 Ω ; Re en paralelo = 9.1 Ω
97. En cada una de las siguientes conexiones mixtas de resistencias, determinar:
a) La resistencia equivalente del circuito.
b) La intensidad de la corriente total que circula por el circuito.
Respuestas: Re= 117 Ω ; = 0.13 A
Respuestas: Re= 15.08 Ω ;
= 0.76 A
98. Enuncia la Ley de COULOMB.
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 Resuelve los siguientes 2 problemas de la Ley de Coulomb.
99. Una carga q1= -9 µC se encuentra a una distancia de 30cm de otra carga q3= -3 µC como se ve en la
figura:
Si una carga q2= 5 µC se coloca en medio de las cargas q1 y q3, calcular la fuerza resultante sobre
q2, así como su sentido.
Respuesta: FR= 12 N, hacia la izquierda.
100. Una carga q1= 2 µC recibe una fuerza de atracción debido a dos cargas: q2= -7 µC y q3= -6 µC
distribuidas como a continuación se muestra:
Calcular la fuerza eléctrica resultante que actúa sobre q1, así como el
ángulo formado respecto al eje horizontal.
Respuesta: FR= 1.84 N ; 40.6º
101.
Define Campo Eléctrico.
 Resuelve los siguientes 3 problemas de Intensidad de campo eléctrico.
102. Determine el valor de la intensidad del campo eléctrico en un punto donde se coloca una carga de
prueba de 7µC, la cual recibe una fuerza eléctrica vertical hacia arriba de 5x10-3 N
Respuesta:
N/C
103. Calcular la intensidad del campo eléctrico en el punto medio P entre dos cargas puntuales q1= -3 µC
y q2= 6 µC separadas a una distancia de 8cm como se ve en la figura,. Determinar también la fuerza
que actuaría sobre una carga de 4 µC al colocarse en el punto P.
Respuestas:
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N/C hacia la izquierda.
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104. Encontrar la intensidad del campo eléctrico y el ángulo que forma respecto al eje horizontal en el
punto P, originado por dos cargas puntuales q1= 2 nC y q2= -4 nC distribuidas de la siguiente forma:
Respuestas:
N/C
Define ELECTROMAGNETISMO.
105.
¿Qué es un campo magnético?
 Resuelve los siguientes 3 problemas de Campo magnético.
106. Determinar la inducción magnética en el aire, en un punto a 6 cm de un conductor recto por el que
circula una intensidad de corriente de 24 A.
Respuesta: B = 6.7x10-6 T
107. Calcular la intensidad de la corriente que debe de circular por una bobina de 500 espiras para que
conduzca una inducción magnética en su centro de 7x10-3 T.
Respuesta: B = 1.1 A
108. Calcular la longitud que debe de tener un solenoide para que al ser devanado con 600 espiras de
alambre sobre un núcleo de hierro, con una permeabilidad relativa de 1.25x104, produzca una inducción
magnética de 0.5 T en su centro. Una corriente de 10 mA circula por el alambre.
Respuesta: L= 1.9x10-1m = 19 cm
 Resuelve los siguientes 3 problemas de fuerzas sobre cargas en movimiento dentro de
campen que os magnéticos.
109. Una carga de 4 µC penetra perpendicularmente en un campo magnético de 0.4 T con una velocidad
de 7.5 x 104 m/s. calcular la fuerza que recibe la carga.
Respuesta: F = 1.2x10-1 N
110. ¿Cuál es la longitud sumergida en un campo magnético de 0.28 T de un alambre recto por el que
circula una corriente de 3 A, si al formar un ángulo de 37º con las líneas de flujo recibe una fuerza de 6
x 10-3 N?
Respuesta: L = 1.2 x 10-2 m = 1.2 cm
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111. Se tiene dos conductores paralelos que miden 1.5 m; cuál será la distancia entre ambos para que
se atraigan con una fuerza de 4 x 10-5 N, al transportar una corriente de 3 A cada uno.
Respuesta: r = 6.7 x 10-2 m = 6.7 cm
 Resuelve los siguientes 2 problemas de la Ley de Faraday.
112. Calcular el valor de la fem media inducida en una bobina de 200 espiras que tarda 2 x 10-2
segundos en pasar entre los polos de un imán en forma de U desde un lugar donde el flujo magnético
es de 5 x 10-3 Wb a otro en el que esté vale 8 x 10-3 Wb.
Respuesta:
113. Un conductor rectilíneo de 12cm de longitud se mueve en forma perpendicular a un campo de
inducción magnética igual a 0.27 T con una velocidad de 4 x 103 m/s. calcular el valor de la fem media
inducida.
Respuesta:
114.
115.
116.
117.
¿Qué dedujo Maxwell?
Describe las ondas electromagnéticas e indica en donde tienen sus orígenes.
Describe al espectro electromagnético y la luz visible.
Define los siguientes conceptos de fenómenos luminosos.
a) Interferencia, difracción, reflexión, refracción y polarización.
UNIDAD IV: ESTRUCTURA DE LA MATERIA
118.
¿Cuáles son los postulados de la teoría atómica de Dalton?
119.
¿Qué establece la ley de las proporciones múltiples?
120.
¿Qué establece la hipótesis de Avogadro?
121.
¿Quién ordeno todos los elementos químicos conocidos en su época en una tabla, y como se
denomina dicha tabla?
122.
¿A qué se refiere el movimiento browniano?
123.
Enuncia la Teoría Cinética de los gases.
124.
Enuncia la Ley de electrolisis de Faraday.
125.
En qué consiste el fenómeno de la radiación.
126.
En qué consiste el fenómeno de la radioactividad.
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