GUÍA DE FÍSICA IV

GUÍA PARA EXAMEN SEMESTRAL DE FÍSICA IV

NOTA: Recuerden que la guía contestada es requisito para presentar examen. El próximo lunes 18 se revisará el avance que tengan de su guía y clarificaremos dudas

TEORÍA( conocer e interpretar los siguientes conceptos)
Elasticidad, ley general de Hooke, esfuerzo, límite elástico, hidráulica, hidrostática, hidrodinámica, peso específico, densidad, densidad relativa, presión, principio de Pascal, principio de Arquímedes, flujo laminar, gasto, temperatura, calor , energía térmica, Ley de Boyle, Ley de Charles, Ley de Gay-Lussac, mol, caloría, kilocaloría, unidad térmica británica, calor latente de fusión, calor latente de vaporización, primera ley de la termodinámica, proceso adiabático, proceso isocórico, proceso isotérmico y segunda ley de la termodinámica.

B) RESUELVA LOS SIGUIENTES PROBLEMAS
1. Cuando una masa de 500 g cuelga de un resorte, éste se alarga 3 cm. ¿Cuál es la constante elástica?
2. En un extremo de un resorte de 6 in se ha colgado un peso de 4 lb, por lo cual la nueva longitud del resorte es de 6.5 in ¿Cuál es la constante elástica?
3. El área de sección transversal de una varilla de cobre es de 4.5cm2. ¿Cuál es el peso o fuerza máxima que puede soportar? RL= 338x106 Pa
4. Una masa de 500 kg se ha colgado del extremo de un alambre de metal cuya longitud es de 2 m, y tiene 1 mm de diámetro. Si el alambre se estira 1.40 cm, ¿cuáles han sido el esfuerzo y la deformación? ¿Cuál es el módulo de Young en el caso de este metal?
5. Un alambre de aluminio de 150 cm de longitud y 2.46 cm2 de área de su sección transversal se suspende del techo. ¿Qué peso soporta en su extremo inferior si sufre un alargamiento de 0.5x10-4 m ? Y = 68,900x106Pa
6. Una fuerza de corte de 26 000 N se distribuye uniformemente sobre la sección transversal de un alfiler de 1.3 cm de diámetro. ¿Cuál es el esfuerzo cortante?
7. Una presión de 3 x 108 Pa se aplica a un bloque cuyo volumen es 0.500 m3. Si el volumen disminuye en 0.004 m3,¿cuál es el módulo de volumen?
8. El módulo de volumen para un determinado tipo de aceite es de 2.8 x1010 Pa. ¿Cuánta presión se requiere para que su volumen disminuya de acuerdo con un factor de 1.2%?
9. El aire tiene una densidad de 1.29 kg/m3 bajo condiciones estándar. ¿Cuál es la masa del aire en un cuarto con dimensiones 10 m x 8 m x 3 m?
10. Determínese la masa de un cubo de aluminio que tiene 5 cm por lado. La densidad del aluminio es 2700 kg/m3.
11. Hallar la presión en kilopascales producida por una columna de mercurio de 55 cm de alto
12. Un tubo contiene agua bajo una presión manométrica de 400, 000Pa. Si se cubre un orificio de 4 mm de diámetro en el tubo, con un trozo de cinta adhesiva, ¿qué fuerza tendrá que ser capaz de resistir la cinta?
13. La presión manométrica en un neumático de automóvil es de 28 Ib/in2. Si la rueda soporta 1 000 lb, ¿cuál es el área del neumático que está en contacto con el suelo?
14. Una fuerza de 400N se aplica al pistón pequeño de una prensa hidráulica cuyo diámetro es 4 cm. ¿Cuál deberá ser el diámetro del pistón grande para que pueda levantar una carga de 200 kg?
15. Un objeto sólido pesa 8 N en el aire. Cuando este objeto se cuelga de una balanza de resorte y se sumerge en agua, su peso aparente es de sólo 6.5 N. ¿Cuál es la densidad del objeto?
16. Una pieza sólida de aluminio ( = 2.70 g/cm3) "pesa" 8.35 g en el aire. Si es sumergida en un tanque de aceite ( = 0.75 g/cm3) mediante una cuerda, ¿cuál será la tensión en la cuerda?
17. Para llenar un tanque de almacenamiento de gasolina se envió un gasto de 0.1 m3/s durante un tiempo de 200 s. ¿Qué volumen tiene el tanque?
18. Calcular el diámetro que debe tener una tubería, para que el gasto sea de 0.025 m3/s a una velocidad de 5m/s
19. Por una tubería de 5.08 cm de diámetro, circula agua una velocidad de 1.6 m/s. Calcular la velocidad que llevará el agua, al pasar por un estrechamiento de la tubería donde el diámetro es de 4 cm.
20. A través de un tubo horizontal de sección transversal variable se establece un flujo de agua. En un lugar la presión absoluta es de 140,000 Pa y su velocidad es de 0.8m/s. Determinar la presión, en otro lugar en el mismo tubo, donde la velocidad es de 4m/s
21. El punto de ebullición del oxígeno es -297.35°F. Exprese esta temperatura en grados kelvin y en grados Celsius.
22. Una muestra de gas se enfría de -120 a -180°C. Exprese la variación de temperatura en kelvin y en grados Fahrenheit
23. Un trozo de tubo de cobre tiene 6 m de longitud a 20°C. ¿Qué incremento de longitud tendrá cuando se caliente a 80°C? = 1.7x10-5/C
24. El diámetro de un orificio en una placa de acero es de 9 cm cuando la temperatura es de 20°C. ¿Cuál será el diámetro del orificio a 200°C? = 1.2x10-5/C
25. Una placa cuadrada de plata que mide 8 cm por lado a 20°C se calienta hasta 100°C, ¿Cuál es la nueva área de la placa de cobre? = 1.7x10-5/C
26. Si 200 cm3 de benceno llenan exactamente una taza de aluminio a 40°C y el sistema se enfría a 7°C, ¿cuánto benceno (a 18°C) se podrá agregar a la taza sin que se derrame? Al= 2.4x10-5/C; β =12.4x10-4/C
27. Un matraz Pyrex tiene un volumen interior de 600 ml a 20°C. ¿A qué temperatura el volumen interior será de 603 ml?
28. Un gas ideal ocupa un volumen de 4.00 m3 a una presión absoluta de 200, 000Pa. ¿Cuál será la nueva presión si el gas es comprimido lentamente hasta 2.00 m3 a temperatura constante?
29. Un cilindro de acero contiene un gas ideal a 27°C. La presión manométrica es de 140,000Pa. Si la temperatura del recipiente se eleva hasta 79°C, ¿cuál será la nueva presión manométrica?
30. Un compresor de aire recibe 2 m3 de aire a 20°C y a la presión de una atmósfera (101.300Pa). Si el compresor descarga en un depósito de 0.4 m3 a una presión absoluta de 1 200,000Pa, ¿cuál es la temperatura del aire descargado?
31.. Tres moles dé un gas ideal tienen un volumen de 0.026 m3 y una presión de 300,000Pa. ¿Cuál es la temperatura del gas en grados Celsius?
32. ¿Cuántos kilogramos de nitrógeno gaseoso (M = 28 g/mol) llenarán un volumen de 2 000 lt a una presión absoluta de 202,000Pa y una temperatura de 80°C?
33. ¿Qué cantidad de calor se requiere para cambiar la temperatura de 400g de asbesto (c= 0.2cal/gC°)de 20°C a 70°C
34. ¿Qué cantidad de aluminio (c= 0.22cal/gC°) a 20°C tendrá que añadirse a 400 g de agua caliente a 80°C para que la temperatura de equilibrio sea de 30°C?
35. Un trozo de metal de 450 g se calienta a 100°C y luego se deja caer en el recipiente de un calorímetro de aluminio de 50 g que contiene 100 g de agua. La temperatura inicial de la taza y del agua es de 10°C y la temperatura de equilibrio es de 21.1°C. Halle el calor específico del metal.
36. Un trabajador saca un trozo de hierro de 2 kg de un horno y lo coloca en un recipiente de aluminio de 1 kg, que se ha llenado parcialmente con 2 kg de agua. Si la temperatura del agua sube de 21 a 50°C, ¿cuál era la temperatura inicial del hierro?
37. En una fundición hay un horno eléctrico con capacidad para fundir totalmente 540 kg de cobre. Si la temperatura inicial del cobre era de 20°C, ¿cuánto calor en total se necesita para fundir el cobre?
38. ¿Cuánto calor se libera en total cuando300 g de vapor a 140°C se convierte en hielo a -10°C?