Problemas

Dos lentes delgadas convergentes de distancias focales f₁=10 cm y f₂=15 cm distan entre sí 5 cm. Hallar la posición de la imagen de un objeto situado a 30 cm de la primera lente mediante los dos métodos siguientes: a) un cálculo lente a lente; b) considerar la lente compuesta como una lente gruesa.

Problema de Óptica geométrica.

Dos moles de un gas ideal biatómico (ϒ=1.4) describen el ciclo termodinámico reversible ABCA. En A la presión es de 5 atm y la temperatura de 27 ºC, mediante una expansión isobárica duplica su volumen en B, de B pasa a C mediante una expansión adiabática y después desde C mediante una compresión isotérmica vuelve a A. Calcular: a) el volumen y la temperatura del gas en B y C; b) el trabajo realizado por el gas y la variación de energía interna en las transformaciones AB, BC y CA; c) la variación de entropía en las transformaciones AB, BC y CA; d) el rendimiento del ciclo.
R=0.082 atml/molK; 1 atm=101324.72 N/m².

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica. Aparece en la convocatoria de JUN2006.

Dos moles de un gas ideal monoatómico inicialmente a 1 atm y 300 K realizan el siguiente ciclo, cuyas etapas son todas reversibles: 1) Compresión isotérmica hasta 2 atm, 2) Aumento isobárico de la T hasta 400K y 3) Retorno al estado inicial por el camino P=a+bT, siendo a y b constantes.
a) Dibuja esquemáticamente el ciclo sobre un diagrama P-T.
b) Calcula P, V y T de cada uno de los estados.
c) Calcula las variaciones numéricas ΔU y ΔS para cada etapa del ciclo.
d) En algún punto del último proceso la presión vale 1.5 atm ¿Cuánto vale entonces la temperatura?
(Cv para un gas ideal monoatómico = 3/2 R).

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica. Aparece en la convocatoria de JUN2009.

Dos movimientos vibratorios perpendiculares entre sí tienen el mismo período T, la misma amplitud A=2 y una diferencia de fase igual a . Calcular gráfica y analíticamente la oscilación que resulta.

Problema de Movimiento Oscilatorio.

Dos naves espaciales, Galileo (G) y Sócrates (S), se encuentran en dos órbitas circulares en torno a la Tierra, moviéndose con velocidades de 7072.84 m/s y 7561.18 m/s, ambas en sentido horario. Se quiere hacer que la nave Galileo se acople con Sócrates justo en el punto P. Para ello, Galileo parte del punto G y Sócrates del punto S en un cierto instante. Al llegar al punto A, Galileo disminuirá su velocidad para situarse en una órbita elíptica de transición (elipse AP), y posteriormente volverá a disminuirla en el punto P acoplándose con Sócrates. Determinar: a) incremento de velocidad que debe producirse en la nave Galileo en el punto A para pasar de la primera órbita circular a la órbita elíptica de transición; b) incremento de velocidad que debe producirse en dicho vehículo en el punto P para transferirlo a la segunda órbita circular; c) velocidad areolar del vehículo Galileo en la primera órbita circular; d) período de la órbita de transición; e) el ángulo q que define la posición a ocupar por el vehículo Sócrates al inicio de la maniobra para que el acoplamiento se produzca en el punto indicado (despreciar el tiempo invertido en los incrementos de velocidad).
Datos: masa de la Tierra M=6·10²⁴ kg; radio de la Tierra R=6370 km; constante de gravitación universal G=6.67·10^-11 Nm²/kg².

Problema de Gravitación. Aparece en la convocatoria de JUL2001.

Dos objetos se encuentran en reposo sobre una superficie sin rozamiento. El objeto 1 tiene una masa mayor que el objeto 2. Cuando se aplica una fuerza al objeto 1 éste se acelera a lo largo de un desplazamiento Δx. Se deja de ejercer la fuerza sobre el objeto 1 y se aplica al objeto 2. Una vez que el objeto 2 se ha acelerado a lo largo del mismo desplazamiento Δx, cuál de las siguientes relaciones es cierta: a) p₁ < p₂; b) p₁=p₂; c) p₁ > p₂; d) K₁ < K₂; e) K₁=K₂; f) K₁ > K₂ (p=cantidad de movimiento, K=energía cinética).

Cuestion de Trabajo y Energía.

Dos partículas de masas m₁=2 kg y m₂=5 kg pueden moverse libremente y sin fricción sobre un alambre guía horizontal. Si la partícula m₁ se mueve con una velocidad v₁=17 m/s y alcanza a la m₂, que tiene un resorte ideal sin masa de constante k=4480 N/m sujeto por el lado por el que se aproxima m₁, que se mueve en el mismo sentido con una velocidad v₂=3 m/s (ver figura), determinar: a) la máxima compresión del resorte cuando colisionan las dos partículas; b) las velocidades finales de las mismas.

Problema de Dinámica de los Sistemas de Partículas.

Dos piezas soportan el peso P que está apenas en contacto con el muelle elástico sin deformar, de constante k y peso despreciable. Si se retiran súbitamente las dos piezas, determinar la velocidad máxima alcanzada por el peso, la fuerza máxima transmitida al suelo por el muelle, y la deformación máxima del muelle.

Problema de Trabajo y Energía.

Dos placas A y B de 50 kg de masa cada una se colocan sobre un plano inclinado 15^o como muestra la figura. Si el coeficiente de rozamiento entre las placas es de 0.1 y entre la placa A y el plano inclinado es 0.15, determinar la aceleración de cada placa.

Problema de Dinámica de la Partícula.

Dos planetas de masas iguales orbitan alrededor de una estrella de masa mucho mayor. El planeta m₁ se mueve en una órbita circular de radio 1·10⁸ km y un período de dos años. El planeta m₂ se mueve en una órbita elíptica cuya distancia más próxima es r₁=1·10⁸ km y la más alejada r₂=1.8·10⁸ km, según se ve en la figura. a) Hallar el período de la órbita de m₂; b) ¿Cuál es la masa de la estrella? c) ¿Qué planeta tiene mayor velocidad en el punto P? ¿Cuál tiene mayor energía total? d) ¿Cómo es en comparación la velocidad de m₂ en el punto P respecto a la del punto A?

Problema de Gravitación.