LIC. Roberto Hernández Arriaga
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
“CECYT CARLOS VALLEJO MARQUEZ”
PROBLEMARIO-CUESTIONARIO
FISICA IV
(FISICA MODERNA)
PROF. ROBERTO HERNANDEZ ARRIAGA
Prepara tus exámenes
Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity
Consigue puntos base para descargar
Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium
Orientación Universidad
Prepara tus exámenes
Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity
Busca documentos
Prepara tus exámenes con los documentos que comparten otros estudiantes como tú en Docsity
Busca documentos en el Store
Los mejores documentos en venta realizados por estudiantes que han terminado sus estudios
Video Cursos
Estudia con lecciones y exámenes resueltos basados en los programas académicos de las mejores universidades
Quiz
Responde a preguntas de exámenes reales y pon a prueba tu preparación
Consigue puntos base para descargar
Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium
Comunidad
Pregúntale a la comunidad
Pide ayuda a la comunidad y resuelve tus dudas de estudio
Ranking de las universidades
Descubre las mejores universidades de tu país según los usuarios de Docsity
Ebooks gratuitos
¡Nuestros e-books salva-estudiantes!
Descarga nuestras guías gratuitas sobre técnicas de estudio, métodos para controlar la ansiedad y consejos para la tesis preparadas por los tutores de Docsity
Física Moderna: Electromagnetismo y Teoría de la Relatividad, Ejercicios de Física Avanzada
Este documento abarca diversos temas de física moderna, incluyendo electromagnetismo y teoría de la relatividad. Presenta una serie de problemas y ejercicios relacionados con conceptos como inducción magnética, fuerza electromotriz, autoinducción, energía cinética de partículas, efecto fotoeléctrico, longitud de onda de fotones, entre otros. El documento proporciona respuestas detalladas a estos problemas, lo que lo convierte en un recurso valioso para estudiantes que buscan profundizar su comprensión de estos temas fundamentales de la física. Además, incluye una sección de preguntas y respuestas sobre la teoría de la relatividad, lo que permite al lector afianzar su conocimiento sobre este importante marco teórico.
Tipo: Ejercicios
2022/2023
1 / 53
Esta página no es visible en la vista previa
¡No te pierdas las partes importantes!
Documentos relacionados
Vista previa parcial del texto
¡Descarga Física Moderna: Electromagnetismo y Teoría de la Relatividad y más Ejercicios en PDF de Física Avanzada solo en Docsity!
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
“CECYT CARLOS VALLEJO MARQUEZ”
PROBLEMARIO-CUESTIONARIO
FISICA IV
(FISICA MODERNA)
PROF. ROBERTO HERNANDEZ ARRIAGA
CONTENIDO TEMATICO
PRIMERA UNIDAD: ELECTROMAGNETISMO ▪ MAGNETISMO ▪ LEY DE COULOMB DEL MAGNETISMO ▪ CAMPO MAGNETICO ▪ CAMPOS MAGNETICOS DEBIDO A CORRIENTES ELECTRICAS ▪ INTERACCION ENTRE CAMPOS MAGNETICOS ▪ CIRCUITOS MAGNETICOS ▪ CORRIENTES ELECTRICAS DEBIDAS A CAMPOS MAGNETICOS SEGUNDA UNIDAD: ONDAS ▪ MOVIMIENTO ONDULATORIO ▪ ACUSTICA (SONIDO) ▪ OPTICA TERCERA UNIDAD: FISICA MODERNA ▪ TEORIA DE LA RELATIVIDAD ▪ MECANICA CUANTICA
(PRIMER PROBLEMARIO)
ELECTOMAGNETISMO
PRIMER PROBLEMARIO:
1.-En una placa circular de 3cm de radio existe una densidad de flujo magnético de 2 Teslas. Calcular el flujo magnético total a través de la placa en Webers y Maxwells RESPUESTA: Ø =5.6 X 10-^9 Weber = 5.6 X 10^5 Maxwells 2.-Una espira rectangular de 19 cm de ancho por 20 cm de largo, forma un ángulo de 30º con respecto al flujo magnético. Si la densidad de flujo es de 3 Teslas calcular el flujo magnético que penetra en la espira. RESPUESTA: Ø= 5.7 X 10-^9 Webers 3.-Una espira de 15 cm de ancho por 25 cm de largo forma un ángulo de 27º con respecto al flujo magnético el cual tiene un valor de 3.5 x 10-^3 Weber. Determinar la densidad de flujo magnético que pasa por la espira. RESPUESTA: B = 205.58 X 10-^3 Teslas 4.-En cierta región del espacio que rodea a un imán, el vector de excitación magnética vale 900 A/m. Si la permeabilidad magnética relativa de esa región es de 600, determinar la intensidad de campo magnético. RESPUESTA: B = 0.678 Teslas 5.-La intensidad de los polos de dos imanes en forma de barra es de 6 m.A. Si se encuentran alineados y separados 15cm., determinar la fuerza que se ejercen si están colocados uno contra otro con los polos contrarios y situados en el aire. RESPUESTA: F = 1.6 x 10-^4 N 6.-Resolver el problema anterior suponiendo que entre los imanes se coloca un cuerpo que posee una permeabilidad magnética relativa de 700. RESPUESTA: F = 0.112 N 7.-Hallar la magnitud de la inducción magnética en un punto en el aire a 5cm de un conductor recto por el que circula una corriente de 15 A. Calcular en el mismo punto la magnitud del vector de excitación magnética. RESPUESTAS: BO = 6 X10-^5 T, HO = 47.7 A/m
15.-Si un toroide de 10cm de diámetro medio tiene 10 vueltas por cm y circula por el alambre una corriente de 10 A. Calcular la inducción cuando el núcleo tiene una permeabilidad relativa de
RESPUESTA: B = 12.56 Teslas 16.-Un toroide cuya circunferencia media mide 1 m de longitud, tiene 10 cm^2 de área de sección transversal y esta embobinado con 200 vueltas de alambre por las que circula 1 amper de corriente, el flujo en el núcleo es de 5X 10-^4 Webers. Calcular la permeabilidad relativa del núcleo. RESPUESTA: r = 1989. 17.-Un protón que tiene una carga de 1.6 X 10-^19 C penetra perpendicularmente en un campo magnético cuya inducción es de 0.3 Teslas con una velocidad de 5 X 10^5 m/s. Calcular: a) la fuerza que el protón recibe al penetrar en el campo, b) el radio de la trayectoria descrita por el protón , c) El periodo de revolución o tiempo que tarda en dar una sola vuelta. RESPUESTAS: a) F=2.4 X 10-^14 N, b) r = 34.6 X10-^3 m, c) T = 4.35 X 10-^7 seg. 18.-Por efecto de un campo magnético de inducción igual a 4.5 X 10-^3 Teslas los electrones de un tubo de rayos catódicos describen una circunferencia de 2 cm. de radio. Hallar: a) La rapidez de dichos electrones, b) el periodo de revolución, c) la fuerza ejercida sobre cada electrón. RESPUESTAS: a) V = 15.8 X 10^6 m/s, b) T=7.9 X 10-^9 s, c) F= 1.13 X 10-^14 N 19.-Hallar al magnitud de la fuerza ejercida sobre un conductor recto de 5 cm de longitud por el cual circula una corriente de 30 A, cuando se introduce en un campo magnético de inducción de 0.8 Teslas, de tal manera que la longitud del conductor y campo magnético sean perpendiculares entre si. RESPUESTA: F = 1.2 N 20.-Si el conductor del problema anterior se introduce al campo magnético del tal forma que su longitud forme un ángulo de 20° con la dirección de dicho campo. Calcular en que cantidad disminuye la fuerza ejercida sobre el conductor. RESPUESTA: F’= 0.41 N, ∆F = F-F’^ = - 0.79 N 21.-Por un conductor recto circula una corriente igual a 2 A y por otro paralelo que se encuentra a 5 cm circula una corriente de 4 A. Calcular la fuerza que recibe cualquiera de los
dos conductores si la longitud considerada de ellos es de 60 cm y se encuentran en el aire, supónganse que ambos tienen el mismo sentido. RESPUESTA: F= 1.92 X 10-^5 N 22.-Dos conductores rectos y paralelos C y D de gran longitud distan entre si 10 cm en el aire y son recorridos por 6 y 4 amperes respectivamente. Calcular la fuerza por unidad de longitud (F/L) ejercida entre ellos si las corrientes tienen: a) mismo sentido, b) sentido opuesto RESPUESTAS: a) F/L = 4.8 X 10-^5 N/m, b) F/L = - 4.8 X10-^5 N/m 23.-Cierto galvanómetro tiene una resistencia interna de la bobina de 46 Ω y se necesitan 200 mA para una desviación o deflexión total de escala ¿Qué resistencia de derivación debe usarse para convertir al galvanómetro en una ampérmetro que pueda medir una corriente máxima de 10A? RESPUESTA: Rsh = 0.93 Ω 24.-Un galvanómetro tiene una resistencia de 50 Ω y su lectura a fondo de escala es de 4 mA. Se le conecta una Resistencia de 0.00667Ω para convertirlo en un ampérmetro. ¿Cuál es la escala a fondo de este ampérmetro? RESPUESTA: I= 29.98 A 25.-Cierto galvanómetro tiene una resistencia de 30 Ω y la deflexión total de la escala se logra con una corriente de 1 mA. Calcúlese la resistencia necesaria para convertirlo a vólmetro con un intervalo máximo de 0 a 50 Volts. RESPUESTA: Rm = 49970 Ω 26.-Un ampérmetro tiene una resistencia de 0.006 Ω y cada división de su escala de medida equivale a un amper. ¿Con que resistencia se debe conectar en paralelo para convertirlo en otro ampérmetro en el que cada división de su escala de medida equivalga a 5 ampers de intensidad de corriente. RESPUESTA: Rsh = 1.5 X 10-^3 Ω 27.-Un anillo de Rowlan tiene 500 vueltas de alambre y un diámetro medio de 12 cm y transporta una intensidad de corriente de 0.3 ampers. Si la permeabilidad relativa del núcleo es de 600, calcular: a) La densidad de flujo magnético en el núcleo si el área de sección transversal es de 2 X 10-^4 m^2 , b) la excitación magnética en el núcleo, c) la reluctancia, d) la fuerza magnetomotriz (Fmm), e) el flujo magnético. RESPUESTAS: a) B = 0.3 Teslas, b) H = 397.9 A/m, c) ℝ = 2.5 X 10^6 A / Wb , d) Fmm = 150A, e) Ø = 6 X 10^5 Wb
34.-Un conductor rectilíneo de 10 cm de longitud se mueve perpendicularmente en un campo de inducción magnética igual a 0.4 Teslas con una velocidad de 3 m/s. ¿Cuál es el valor de la fuerza electromotriz inducida? RESPUESTA: = 0.12 Volts 35.-El flujo magnético que cruza por una espira de alambre varía de 2 X 10-^3 Wb a 4 X10-^3 Wb en 3 X 10-^2 seg. ¿Qué fuerza electromotriz media se induce en el alambre?. RESPUESTA: = - 0.06 Volts 36.-Calcular el número de espiras que debe tener una bobina para que al recibir una variación de flujo magnético de 8X10-^4 Wb en 3X10-^2 segundos, se genere en ella una fuerza electromotriz media inducida de 12 Volts. RESPUESTA: N = 450 Vueltas 37.-Se coloca una espira circular de alambre flexible de 15 cm de radio y 0.01 Ω de resistencia perpendicularmente a un campo magnético uniforme de 0.8 Wb/m^2. En los extremos opuestos de uno de sus diámetros se aplican dos fuerzas de igual magnitud, colineales y de sentidos contrarios deformándola hasta tener un par de conductores rectos en un intervalo de 25 milésimas de segundo. Determinar; a) La fuerza electromotriz media inducida en la espira, b) la corriente eléctrica que fluye por la espira RESPUESTAS: a) = 2.25 Voltios, b) I= 226 A 38.-Una bobina de 200 espiras y 400 cm^2 de área, gira a una velocidad angular de 30 rad/seg., con respecto a su eje, cuando su plano es paralelo a un campo magnético de inducción igual a 0. Teslas. Calcular la fuerza electromotriz inducida en la bobina en ese instante. RESPUESTA: = 7.2 Volts 39.-Calcular la Fem. inducida máxima que se mide en las terminales de un generador, cuya bobina rectangular consta de 100 espiras, con dimensiones de 10 cm de largo por 5 cm de ancho, girando a 50 rad/seg. en un campo magnético uniforme de inducción igual a 0.003 Teslas. RESPUESTA: = 0.075 Volts 40.-Una bobina cuadrada de 20 cm de lado y 50 vueltas gira a 360 rad/seg alrededor de un eje perpendicular al plano de la propia bobina y perpendicularmente a un campo uniforme de 0.
Teslas Calcular: a) El flujo máximo que pasa a través de la bobina, b) La Fem. inducida en la bobina si el campo es anulado en 0.04 segundos. RESPUESTAS: a) Ø =1.6 X 10-^2 Wb, b) = 2 Volts 41.-Determinar el coeficiente de autoinducción de una bobina si la corriente que circula por ella varía a razón de 32 Amp/seg. La Fem. que induce es de 8 Voltios. RESPUESTA: L= - 0.25 Henrios 42.-Determinar la autoinducción de una bobina de 500 espiras sabiendo que al circular por ella una corriente de 2.5 ampers de intensidad, se genera un flujo magnético de 1.4 X 10-^4 Wb. RESPUESTA: L = 0.028 Henrios 43.-La inducción mutua entre el primario y secundario de un transformador es de 0.3 Henrios. Determinar la Fem. inducida en el secundario cuando la intensidad de la corriente del primario varía a razón de 4 Amp/seg. RESPUESTA: = - 1.2 Volts 44.-Determinar la energía del campo magnético de una bobina de 0.48 Henrios de autoinducción por la cual circula una corriente de 5 Amp. RESPUESTA: E= 6 Joules 45.-Un transformador reductor es utilizado para disminuir un voltaje alterno de 10,000 a 500 Voltios. ¿Cuál debe ser la razón de las vueltas en el secundario con respecto a las del primario, si la corriente de entrada es de 1 amper, cuando el rendimiento del transformador es de 100%? ¿Cuál es la corriente de salida? RESPUESTAS: Ns/Np = 1 /20, Is = 20A 46.-Calcular el número de espiras del secundario de un transformador ideal, utilizado para elevar la tensión de 120 a 1800 volts, sabiendo que el primario consta de 100 espiras. RESPUESTA: Ns = 47.-La intensidad de la corriente en el secundario de un transformador utilizado para elevar la tensión de 120 a 900 volts es de 2A. Suponiendo un rendimiento del 100% calcular la corriente en el primario. RESPUESTA: Ip = 15 Amper
PRIMER CUESTIONARIO
1.- La parte de la física que se encarga del estudio de los imanes y de las propiedades magnéticas de los cuerpos, se denomina: ____________________________________________ 2.- la propiedad que posee el oxido de fierro, también conocido como imán o magnética, de poder atraer a otros cuerpos fabricados de níquel, cobalto o, hierro: se conoce como: ______________ 3.- los materiales como el oro, la plata y el plomo que no son atraídos por la piedra imán, se denominan: ____________________________________________________________________ 4.- ¿A que científico se le atribuye ser el primero en describir las propiedades magnéticas de la piedra imán? ___________________________________________________________________ 5.- ¿Quien fue el primer científico en descubrir que al hacer circular una corriente eléctrica por un conductor este adquiere propiedades magnéticas? _____________________________________ 6.- El nombre de magnetismo y magnetización se originaron porque las primeras piedras imán que se conocen fueron encontradas en un lugar llamado: _______________________________ 7.- todo cuerpo que posee propiedades magnéticas semejantes a las del oxido de fierro se denominan: ____________________________________________________________________ 8.- El proceso mediante el cual un cuerpo puede adquirir propiedades magnéticas se denomina:
9.- para magnetizar una barra de acero se frota repetidamente con una misma cara de un imán, de tal forma que sea siempre en la misma dirección y sentido: Este proceso de magnetización se denomina por: __________________________________________________________________ 10.- Para magnetizar una barra de acero basta colocar junto a ella un imán durante cierto periodo de tiempo sin cambiar la posición relativa de ambos cuerpos: Esta proceso de magnetización se denomina: ______________________________________________________ 11.- Para magnetizar una barra de acero basta colocar junto a ella, pero sin tocarla, un imán poderoso durante un largo periodo de tiempo con la condición de no cambiar la posición relativa de ambos cuerpos. Este proceso de magnetización se denomina: _________________________ 12.- Un cuerpo se puede magnetizar por frotamiento por contacto por inducción o haciendo circular por el una: ______________________________________________________________
13.- Los imanes que adquirieron sus propiedades magnéticas sin que haya intervenido la mano del hombre se denominan:____________________________________________________ 14.- Los imanes que adquieren sus propiedades magnéticas habiendo intervenido la mano del hombre se denominan: ___________________________________________________________ 15.- Los imanes cuyas propiedades magnéticas las conservan durante un largo periodo de tiempo se denominan: _________________________________________________________________ 16.- Los imanes cuyas propiedades magnéticas duran muy poco tiempo se denominan:
17.- La cara de un imán que señala hacia el polo norte geográfico se denomina: _____________ 18.- La cara de un imán que señala hacia el polo sur geográfico se denomina: _______________ 19.- las zonas de un imán donde los efectos magnéticos son más intensos se llaman: _________ 20.- La línea neutra en la cual los efectos magnéticos de un imán son nulos se llama:
21.- Al cortar un imán en su ecuador magnético los fragmentos resultantes también se comportan como: ___________________________________________________________ 22.- Al cortar sucesivamente un imán por su ecuador los fragmentos resultantes siempre son bipolares, esto se cumple hasta llagar a pequeños imanes elementales. Este fenómeno se conoce como: __________________________________________________________________ 23.- Los imanes elementales de un cuerpo se encuentran confinados en pequeños espacios atómicos llamados: ______________________________________________________________ 24.- Polos de igual nombre se repelen y polos de distinto nombre se atraen. Este hecho se conoce como: __________________________________________________________________ 25.- ¿Quién fue el primer científico en suponer que la tierra se comporta como un gigantesco imán? ________________________________________________________________________ 26.- El ángulo que forma un imán con el meridano geográfico que pasa por cierto lugar se denomina, ángulo de: ____________________________________________________________
40.- El número de líneas de fuerza magnética que atraviesan perpendicularmente en la unidad de área, se denomina: ______________________________________________________________ 41.- La unidad de densidad de flujo magnético en el sistema c.g.s. que equivale a una línea de fuerza entre cm^2 se llama: ________________________________________________________ 42.- La unidad de densidad de flujo magnético en el Sistema Internacional que equivale a 10^8 líneas de fuerza entre m^2 , se llama: ________________________________________________ 43.- Al grado de facilidad con el cual una sustancia permite que por ella atraviese flujo magnético, se denomina: __________________________________________________________________ 44.- La cantidad física adimensional que se obtiene de dividir a la permeabilidad magnética absoluta de una sustancia entre la del aire o el vació, se llama: ___________________________ 45.- El valor de la permeabilidad relativa del aire o vació es igual a: ________________________ 46.- las sustancias cuya permeabilidad relativa son ligeramente menor que la del vació, se denominan: ____________________________________________________________________ 47.- Las sustancias que al ser colocadas en un campo magnético son atraídas ligeramente por el imán que genera al campo, se denomina: ____________________________________________ 48.- Las sustancias que al ser colocadas en un campo magnético son fuertemente atraídas por el imán que genera al campo, se denominan: ___________________________________________ 49.- El vector que se define como el cociente que resulta de dividir al vector de densidad de flujo magnético entre la correspondiente permeabilidad magnética absoluta del medio ambiente, se llama: ________________________________________________________________________ 50.- “La fuera de atracción o repulsión entre dos polos magnéticos es directamente proporcional a la intensidad de los polos e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa”. Este enunciado se conoce como: ____________________________________________ 51.- La parte de la física que vincula a los fenómenos eléctricos con los magnéticos se denomina:
52.- ¿Quien fue el científico que descubrió que toda corriente eléctrica al circular por un conductor lo convierte en imán?_____________________________________________________________ 53.- “La intensidad de campo magnético en un punto P generado por el conductor rectilíneo de longitud infinita por el cual circula una corriente constante, es directamente proporcional a la intensidad de la corriente e inversamente proporcional a la distancia que existe entre el conductor
y el punto donde se determina el campo”. Este enunciado se conoce como: _________________ 54.- La suma de la fuerza magnética y eléctrica que actúa sobre una misma partícula se llama:
55.- La fuerza desviadora que actúa sobre una partícula que penetra perpendicular mente en un campo magnético es directamente proporcional al valor de su: ____________________________ 56.- La fuerza desviadora que actúa sobre una partícula que penetra en un campo magnético es directamente proporcional a la: ____________________________________________________ 57.- Si una partícula cargada penetra perpendicularmente en un campo magnético, la partícula en cuestión realiza un movimiento: ____________________________________________________ 58.- El aparato que funciona con corriente continua y se emplea para medir intensidades de corriente muy pequeñas del orden de miliampers, se llama: ______________________________ 59.- El dispositivo eléctrico que funciona con corriente continúa y se emplea para medir intensidades de corriente mayores a las que se pueden registrar en un galvanómetro, se denominan: ____________________________________________________________________ 60.- Para construir un ampérmetro se emplea un galvanómetro al cual se conecta una resistencia en paralelo que desvía en exceso de carga que pueda dañar al aparato. Esta resistencia se denomina: _____________________________________________________________________ 61.- ¿Qué nombre recibe en ingles la resistencia desviadora o derivación?__________________ 62.- El aparato que funciona con corriente continua y se emplea para medir diferencias de potencial se llama: ______________________________________________________________ 63.- Para construir un volmetro se emplea un galvanómetro con la condición de conectarle una resistencia en serie que evite el exceso de voltaje que dañe el galvanómetro. Esta resistencia recibe el nombre de: ____________________________________________________________ 64.- Un toroide con embobinado de espiras muy compactas y devanadas sobre un núcleo de hierro de gran permeabilidad magnética, se denomina: __________________________________ 65.- En un anillo de Rowlan, el circuito magnético lo constituyen las líneas de introducción magnética contenidas totalmente en su: _____________________________________________ 66.- Para un anillo de Rowlan el producto que se obtiene de multiplicar al número de espiras por la intensidad de la corriente (N.I) se le conoce con el nombre de: __________________________
82.- Al cociente que resulta de dividir a la energía del secundario entre la energía del primario de un transformador se llama: ________________________________________________________ 83.- Para un transformador ideal el rendimiento es de: __________________________________ 84.- Cuando circula corriente por el primario de un transformador, el núcleo se calienta originando perdidas de energía, este fenómeno se conoce como: __________________________________ 85.- Cuando el núcleo de un transformador no se desmagnetiza completamente, cuando cesa la corriente en el primario queda una magnetización permanente. Este fenómeno se llama:
RESPUESTAS DEL PRIMER CUESTIONARIO
- Magnetismo
- Magnetismo
- Antimagnético
- Tales de Mileto
- Hans Cristian Oersted
- Magnesia
- Imán
- Magnetización o Imantación
- Frotamiento
- Por contacto
- Inducción
- Corriente eléctrica
- Imanes naturales
- Imanes artificiales
- Imanes permanentes
- Imanes temporales
- Polo norte magnético del imán
- Polo sur magnético del imán
- Polos del imán
- Ecuador magnético
- Imanes
- Teoría de Weber
- Dominios
- Ley fundamental del magnetismo o Ley de los polos
- Hilbert
- Declinación magnética
- Líneas isógonas
- Ángulo de inclinación magnética
- Los polos
- Líneas isoclinas
- Campo magnético
- Línea de fuerza
- Verdadero
- Verdadero
- Verdadero
- Espectro magnético
- Flujo magnético
- Maxwell
- Weber (1 Wb