viernes, 28 de noviembre de 2008

Unidad IV........Ley Cero de la Termodinamica

1.- ¿Que propiedades dependen de la temperatura?
R:
1.- Punto de Fusion.
2.- Punto de Ebullicion.
3.- Densidad.

2.- ¿A que se le llama Equilibrio Tèrmico?

R: Se le llama equilibrio termico a a dos sistemas que estan en contacto mecanico directo o separados mediante una superficie que permite la trasnferencia de calor. tambien se dice que los cuerpos se encuentran en equilibrio termico cuando no existe flujo de calor de uno haca otro.

3.- ¿Què es un Aislante Ideal?
R: Es cualquier material que impide la transmision de energia en cualquiera de sus formas, con masa que impide la transportacion de energia; como:
1.- Aislante Termico.
2.- Aislante Elèctrico.

3.- Aislante Acùstico.
4.- Aislante de Microondas.
5.- Aislante de Barreras.

4.- Dibujar un sistema que representa la Ley Cero de la Termodinàmica, iniciando el equilibrio tèrmico.














5.- ¿Cuàndo se dice que dos sistemas estan en equilibrio tèrmico?

R: Cuando ambos cuerpos estan en contacto tèrmico y no existe flujo de calor de uno hacia otro. Ademas las propiedades fisicas del sistema varian con respecto a la temperatura y cambian con el tiempo.


6.- ¿Por què cuando una enfermera toma la temperatura de un paciente, espera que la temperatura del termometro empieza a cambiar?

R: Porque la temperatura del cuerpo varia, segun el

medio; la temperatura interna o cenrtal del cuerpo es regulada de forma precisa y se conserva dentro de limites muy estrechos. Es por eso que la enfermera espera a que la temperatura del termometro deje de cambiar para poder lograr un equilibrio tèrmico entre el paciente y el ambiente.


7.- Mencione tres tipos de dispositivos que miden la temperatura:

R:

1.-Termometro (medicion de temperatura del cuerpo humano o ambiental).

2.-Termopar (medicion de la diferencia de temperatura

entre extremos; denominados punto caliente y punto frio).

3.- Pirometro (mide la temperatura de una sustancia sin necesidad de estar en contacto con ella).


8.- ¿Cual es la temperatura de congelacion del agua en ºF?

R: 32 ºF


9.- Calcular la temperatura Fahrenheit del planeta Venus, si en ºC corresponde a 460.

R: Grados Celsius a Fahrenheit

ºF = ( 1.8 ) ( ºC ) + 32

( 1.8 ) ( 460 ) + 32

460 ºC = 860 ºF


10.- Encontrar la temperatura en la que coinciden las escalas Fahrenheit y Celsius.

R: Ambas coinciden a 40º bajo cero.

11.- La temperatura de la corona solar es de 2 x 10`7 ºC, y la temperatura a la que helio se licua a presion estandar es de 268.93 ºC.

a) Expresar estas temperaturas en ºK.

b) Explica porque suele usarse la escala Kelvin.

R:

a) Grados Celsius a Grados Kelvin

ºK = ºC + 273.15

20000000 + 273.15 = 20000273.15

268.93 + 273.15 = 542.08

b) Solamente se utiliza en experimentos especiales cientificos; el ºK es la unidad de temperatura creada sobre la base del ºC, estableciendo el punto cero, en cero absoluto (-273.15 ºC) y conservando la misma dimension.


12.- Dos vasos de agua, "A" y "B" estan inicialmente a la misma temperatura. La temperatura del vaso "A" aumenta 10 ºF y la del vaso "B" 10 ºK. ¿Cuàl vaso esta ahora a mayor temperatura?
R:
Grados Fahrenheit a Grados Kelvin
ºK = ( ºF + 459.67 ) / 1.8
( 10 + 459.67 ) / 1.8

260.93 ºK
Por lo tanto el vaso "A" tiene ahora mayor temperatura. ( vaso "A"=260.93 ºK y vaso "B"=10ºK)

jueves, 27 de noviembre de 2008

Unidad 4

13.6 Momento de Rotación Magnético sobre un Lazo
Objetivo
El objetivo de esta actividad es desarrollar un entendimiento del momento de rotación sobre un lazo que lleva corriente en la presencia de un campo externo magnético.

Pregunta 1: La Fuerza magnética sobre la Cima del Lazo Si un campo magnético es aplicado en la dirección de x positiva, va a la fuerza magnética sobre el cable ,¿que comprende la cima del lazo ser dirigida en el +x,-x, +y,-y, +z, o la dirección-z?
R: Para determinar la dirección de la fuerza magnética sobre un cable que lleva corriente, imagínese señalar los dedos de su mano derecha en la dirección de la corriente. Rice sus dedos hasta que ellos señalen en la dirección del campo magnético. Su pulgar señala en la dirección de la fuerza magnética sobre el cable.

Pregunta 2: La inversión del Campo Si la dirección del campo magnético es invertida, ¿qué pasará a la dirección de la fuerza magnética sobre cada uno de los cuatro lados del lazo?
R: Si el campo magnetico se incrementa positivamente la fuerza magnetica actúa para los lado exteriores del campo donde se encuentra, en cambio si se incremente el campo magnetico negativamente, las fuerzas en z actuan hacia el exterior y las fuerzas en y actúan hacia el interior, en cambuo el campo magnético ca al medio de la figura, hacia adentro.

Pregunta 3: La Fuerza neta sobre el Lazo
¿Qué interpreta la fuerza neta sobre el lazo?
R: Las fuerzas en la parte superior e inferior del bucle son iguales en magnitud (porque de igual magnitud actual, la duración y el campo magnético), pero en dirección opuesta, porque de lo contrario las direcciones de las corrientes. Por lo tanto, estas dos fuerzas de suma a cero. Lo mismo es cierto para las fuerzas de las dos partes en el cable de bucle. Por lo tanto, la fuerza neta en el bucle es igual a cero.

Pregunta 4: Fuerzas en el giro del lazo:
¿Qué pasará a la magnitud y la dirección de las fuerzas magnéticas que actúan sobre los cuatro segmentos de cable si el lazo es hecho girar a un pequeño ángulo positivo?

R: Simplemente la magnitud empieza a tomar valores negativos ya que se mueva hacia abajo y las fuerzas se mueven junto con el lazo y no aumentan. (10º)

Pregu
nta 5: Giro del Lazo a 90 °
¿Qué pasará a la magnitud de la fuerza sobre el cable superior cuando el lazo es hecho girar a +90 °?
Compruebe su respuesta por haciendo girar el lazo a +90 °.
R: se podria decir que obtiene un valor de cero, debido a que no se encuentra ni en direccion hacia arriba ni hacia abajo; simplemente queda indicada en el lazo.

Pregunta 6: Giro del Lazo, más de 90 °

¿Qué pas
ará a la magnitud y la dirección de la fuerza sobre el cable superior cuando el lazo es hecho girar más de +90 °?
R: La magnitud seguira con valores negativos y la direccion tomara una direccion hacia abajo en el eje de las "y"; el angulo que se le da es de 110º

Pregunta 7: Giro del Lazo:
¿Puede la fuerza neta de la red forzada sobre el lazo, ser alguna vez no nula?
Compruebe su respuesta por ajustando el área del lazo, el campo aplicado, y/o la orientación angular.


Pregunta 8: Giro del Lazo, El Momento de Rotación
¿Cuál será la dirección del momento de rotación neto sobre el lazo si es hecho girar a un pequeño ángulo positivo?
Compruebe su respuesta por mostrando el momento de rotación y haciendo girar el lazo.

Pregunta 9: Giro del Lazo; Angulos Negativos.
¿Cuál será la dirección del momento de rotación neto sobre el lazo si es hecho girar a un pequeño ángulo n
egativo?
Compruebe su respuesta por haciendo girar el lazo.


Pregunta 10:
¿El Momento de rotación Máximo Positivo con el campo magnético que señala en la dirección +x, para lo que el ángulo de orientación experimentará el lazo el momento de rotación máximo positivo?
Compruebe su respuesta por haciendo girar el lazo.


Pregunta 11:
¿La dependencia del area hace que el tamaño del momento de rotación depende del área del lazo? ¿Si es así, cómo? Compruebe su predicción por variando el tamaño del lazo.
R: Si la
anchura del lazo es aumentada, entonces el brazo de palanca de las fuerzas sobre los aumentos de segmentos verticales de cable, conduciendo a un momento de rotación mayor. Si la altura del lazo es aumentada, entonces la longitud de los aumentos de segmentos verticales de cable, conduciendo a una fuerza mayor, que conduce a un momento de rotación mayor. ¡Así, aumentando las dimensiones del lazo aumenta el momento de rotación neto sobre el lazo!




Pregunta 12: La Regla General
Por diversas orientaciones, examinar de cerca la relación entre el campo magnético, momento dipolo magnético, y el par de vectores. ¿Puedes pensar en una simple relación vector que resume la dependencia de la torsión en el momento de dipolo magnético y el campo magnético?
R: El par máximo es cuando los otros dos vectores son 90 ° aparte, y es igual a cero cuando los otros dos vectores son o bien 0 ° ó 180 ° de separación. Esto suena un poco como una función de seno. El vector entre productos,


,tiene un
a magnitud que depende del ángulo entre y en una forma sinusoidal. De hecho,



especifica correctamente la magnitud y la dirección de la torsión en una corriente portadora de bucle.

Unidad 3....Campo Magnetico Problemas

1.- Una bobina recatangular de 50 vueltas y dimensiones de 5 x 10 cm. se deja caer desde una posicion donde B=0 hasta una nueva posicion donde B=0.5 T. y se dirige perpendicularmente al plano de la bobina, calcule la magnitud de la fem. promedio inducida en la bobina si el desplazamiento ocurre en 0.250 s.
Datos:
N= 50
a= 5cm

b= 10cm

B1= 0

B2= 0.5
T
t= 0.250 s
fem=?

2.- Una bobina circular de alambre de 25 vueltas tiene un diametro de 1 cm. La bobina se coloca con su eje a lo largo de la direccion del campo magnetico de la tierra de 50 uT, y luego en 0.2s. Se gira a 180 grados. Cual es la fem promedio generada en la bobina.




3.- Un anillo de aluminio con un radio de 5 cm y una resistencia de 3 x10-4 ohms, se coloca sobre la parte superior de un largo solenoide con un nucleo de aire, 1000 vueltas por metro y un radio de 3cm. Suponga que el solenoide produce un campo despreciable afuera de su area de seccion transversal.

a) si la corriente en el solenoide esta aumentando a razon de 270 A/s. ¿ cual es la corriente inducida en el anillo?
b) en el centro del anillo ¿ cual es el campo magnetico producido po la corriente inducida en el anillo?
c) ¿ cual es la direccion de este campo?



4.- Encuentra la corriente que atraviesa la seccion PQ la cual tiene una longitud alfa= 65cm. El circuito se localiza en un campo magnetico cuya magnitud varia con el tiempo de acuerdo con la expresion B= ( 1 x 10 -3 T/s) t. Suponga que la resistencia por longitud del alambre es 0.1 homs/m.


5.- Una bobina que se enrolla con 50 vueltas de alambre en la forma de un cuadrado se coloca en un campo magnetico de modo que la normal al plano de la bobina forme un angulo de 30 grados con la direccion del campo cuando el campo magnetico se incrementa uniformemente de 200 uT a 600uT. En 0.4 s. Una fem de 80 mv de magnitud se induce en la bobina ¿cual es la longitud total del alambre?





6.-Una bobina circular que encierra una area de 100m2 esta integrada por 200 vueltas de alambre de cobre, al principio un campo magnetico uniforme de 1.10 T. apunta perpendicularmente hacia arriba a traves del plano de la bobina. la direccion del campo se invierte despues durante el tiempo que el campo esta cambiando su direccion. ¿ cuanta carga fluye a traves de la bobina si R= 5 ohms?





7.- Una bobina rectangular con resistencia R tiene N vueltas, cada una de longitud L y ancho w, la bobina se mueve dentro de un campo magnetico uniforme B a velocidad V ¿ cuales son la magnitud y direccion de la fuerza resultante sobre la bobina?
a) cuando esta entra al campo magnetico.
b) cuando se mueve dentro del campo magnetico.
c) cuando sale del campo.





8.- Dos rieles que tienen resistencia despreciables estan separados a 10 cm por medio de un resitor de 5 homs. el circuito contiene tambien dos barras metalicas con resistencia de 10 homs y 15 homs que se desliza a lo largo de los rieles. Las barras se alejan del resitor con rapidez constante de 4m/s y 2 m/s respectivamente. se aplica un campo magnetico uniforme de 0.01 T de magnitud perpendicular al plano de los rieles, determine la corriente en el resistor de 5 ohms.




9.- Una bobina de 0.100m2 de area esta girando a 60 rev/s con el eje de rotacion perpendicular a un campo magnetico de 0.200 T.
a) si hay 1000 vueltas en la bobina ¿cual es el maximo voltaje inducido en el ?
b) cuando el maximo voltaje ocurre ¿ cual es la orientacion de la bobina repecto del campo magnetico?



10.- Un largo solenoide, cuyo eje coincide con el eje x consta de 200 vueltas por metro de alambre que conduce una corriente estable de 15A. se forma una bobina enrollando 30 vueltas de lambre delgado alrededor de un armazon circular que tiene un radio de 8 cm. la bobina se supone dentro del solenoide y se monta sobre un eje que esta a un diametro de la bobina y coincide con el eje y, despues de la bobina se hace girar con una rapidez angular de 4 (3.1416) rad/s. el plano de la bobina esta en el plano yz en t=0. Determine la fem desarrollada en la bobina como funcion del tiempo.




11.- En el ecuador cerca de la superficie de la tierra, el campo magnetico es aproximadamente de 50 homs/T. con direccion norte y el campo electrico es cercano a 100 N/C hacia abajo en clima favorable encuentre la fuerza gravitacional, electrica y magentica sobre un electron que se mueve a una velocidad instantanea de 6 x 10 6 m/s en direccion este en dicho ambiente.



12.- Un alambre conduce una corriente estable de 2.40 A una seccion recta del alambre mide 0.750 m de largo y se encuentra a lo largo del eje x dentro de un campo magnetico uniforme de magnitud b= 160 T en la direccion x positiva si la corriente esta en la direccion +x ¿ cual es la fuerxa magnetica sobre la seccion positiva del alambre?


13.-Una corriente de 1.70 mA se mantiene en una espira de circuito individual de 2 m de circunferencia un campo magnetico de 0.8 T se dirige paralelo al plano de la espira.
a) calcule el momento magnetico de la espira.
b) ¿cual es el momento de torsion ejercido sobre la espira por el campo magnetico?


14.- Un alambre de 40 cm de largo conduce una corriente de 20 A se dobla en una espira y se coloca con su normal perperdicular a un campo magnetico con una intensidad de 0.520 T. ¿ cual es el momento de torsion sobre la espira si se dobla en la forma de:
a) un triangulo equilatero
b) un cudrado
c) un circulo
d) cual momento de torsion es mas grande?



15.- Un ion positivo con una sola carga tiene una masa de 3.20 x 10 -26 kg. despues de que es acelerado desde el reposo a traves de una diferencia de potencial de 833 v. el ion entra en un campo magnetico de 0.920 T. a lo largo de una direccion perpendicular a la direccion del campo. Calcule el radio de la trayectoria del ion en el campo.