Un foco de luz monocromático de longitud de onda λ=500 nm se intercepta mediante una pantalla provista, en su centro, de un orificio por donde únicamente puede pasar la luz hasta otra pantalla situada a una distancia de 2 m de la primera. El orificio tiene un diámetro de 2 mm y se encuentra a una distancia del foco luminoso de 1 m. Calcular el número de zonas de Fresnel comprendidas en la porción de onda luminosa alcanzada por la abertura del orificio. Problema de Difracción.
Un foco esférico radia el sonido uniformemente en todas las direcciones. A una distancia de 10 m el nivel de intensidad del sonido es de 80 dB, correspondiendo 0 dB a 10-12 W/m2. a) ¿A qué distancia del foco el nivel de intensidad es de 60 dB? b) ¿Qué potencia está radiando dicho foco? Problema de Movimiento Ondulatorio.
Un futbolista golpea el balón con un ángulo de 50o respecto a la horizontal. Si el balón alcanza el suelo a 20 m del lugar del golpe, determinar: a) la velocidad con que partió el balón; b) la altura máxima alcanzada. Problema de Cinemática de la Partícula.
Un gas perfecto que se encuentra a 27 oC ocupa un volumen de 4.1 l, estando sometido a una presión de 12 atm. A partir de este estado sufre las siguientes transformaciones reversibles: 1) se calienta a volumen constante hasta que la presión se duplica; 2) a continuación se expande isotérmicamente hasta que recupera la presión inicial; 3) finalmente se comprime a presión constante hasta que recupera el estado inicial. Se pide: a) dibujar el proceso en un diagrama P-V; b) calcular los calores y trabajos intercambiados por el gas en cada uno de los procesos, así como la variación de energía interna para cada uno de ellos; c) lo mismo que en b) para todo el ciclo. Datos: cv=5 cal/mol; R=0.082 atm·l/molK=8.32 J/molK=2 cal/molK; 1 atm=101324.72 N/m2. Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.
Un globo asciende verticalmente con una velocidad constante de 2 m/s en la perpendicular de una vía férrea y lleva en su parte inferior una superficie totalmente reflectante. Por la vía se acerca un tren a la velocidad constante de 20 m/s emitiendo el sonido de su silbato de frecuencia 600 Hz. El viento sopla en el sentido de avance del tren con una velocidad de 5 m/s. Determinar 1) la frecuencia percibida por un observador situado en el globo cuando éste se encuentre a 50 m de altura y el tren a 100 m de la perpendicular desde el globo a la vía; 2) la frecuencia percibida por un observador situado en el tren al recibir el sonido reflejado en la parte inferior del globo 10 s después de la posición inicial. Velocidad del sonido en el aire en calma: v=330 m/s. Problema de Movimiento Ondulatorio.
Un haz de luz monocromática atraviesa una red de difracción de 5500 líneas/cm. La desviación angular de la imagen de segundo orden es de 33o. ¿Cuál es la longitud de onda de la luz? ¿Cuál es la desviación angular de la imagen de tercer orden? Problema de Difracción.
Un haz de rayos convergente es interceptado por una lente divergente, de tal modo que las prolongaciones de los rayos se cortan en un punto situado en el eje óptico de la lente a 15 cm de ésta. ¿Cuál es la distancia focal de la lente: a) si después de refractarse en la lente los rayos convergen en un punto situado a 60 cm de la lente? b) si después de refractarse las prolongaciones de los rayos se interceptan en un punto situado 60 cm delante de la lente? Cuestion de Óptica geométrica.
Un haz de rayos X de longitud de onda λ=5·10-11 m incide sobre una muestra en polvo formada por cristales microscópicos de ClK orientados al azar. El espaciado de la red cristalina es 3.14·10-10 m. Se coloca una película fotográfica a 0.1 m de la muestra, determinar: a) el radio de los círculos correspondientes a los espectros de primero y segundo orden de los planos que tienen el mismo espaciado que la red. b) el radio de los círculos que resultan de planos que forman un ángulo de 45o con los del apartado a. Problema de Difracción.
Un haz sonoro de 20 cm de longitud de onda se envía dentro de los tubos que se muestran en la figura. ¿Cuál deberá ser el radio R del círculo de manera que los dos haces componentes se cancelen cuando alcancen el detector? Cuestion de Interferencias.
Un hilo de 7 m de largo tiene una masa de 100 g y está sometido a una tensión de 900 N. ¿Cuál es la velocidad de un pulso de onda transversal en este hilo? Problema de Movimiento Ondulatorio.
