Problema

Calcular la velocidad cuadrática media de una molécula de hidrógeno a la temperatura de 20 ^oC, en un recinto donde la presión es 70 cm de Hg. Peso molecular del hidrógeno: 2.016 g/mol; 1 atm=101324.72 N/m².

Problema de Teoría Cinética de los Gases.

Un mol de un gas perfecto se expansiona isotérmicamente a 27 ^oC desde un volumen inicial de 2 l hasta uno final de 8 l. Calcular la variación de energía interna, de entalpía y de entropía. R=2 cal/molK.

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.

a) Una lente convergente de 12 cm de distancia focal está formada a su vez por dos lentes convergentes convexo-cóncavas yuxtapuestas, de modo que las superficies en contacto tienen el mismo radio. Una de las lentes tiene un índice de refracción de 1.2 y los radios de curvatura de sus caras están en relación 1 a 2; la otra tiene un índice de refracción de 1.4 y los radios de curvatura de sus caras están en la relación 2 a 3. Determinar los radios de curvatura de las caras de dichas lentes. b) Un sistema óptico está formado por dos lentes delgadas convergentes L₁ y L₂, de 12 cm y 8 cm de focal respectivamente, situadas en este orden sobre un eje óptico, y distantes entre sí 40 cm. Delante de L₁ se encuentran dos objetos idénticos verticales, A y B, separados por 4 cm, y distantes A de L₁ 20 cm (ver figura). Determinar la relación entre los tamaños de las dos imágenes; c) a continuación se desplaza L₂ hacia la izquierda hasta quedar en contacto con L₁. Encontrar la posición de las nuevas imágenes y su relación de alturas.

Problema de Óptica geométrica. Aparece en la convocatoria de JUN1999.

La vigueta uniforme de acero tiene 4.9 m de largo y pesa 453.6 kg. Si el cable soportante CB se rompe, determinar la tensión T en el cable AC un instante después de la rotura. La vigueta puede considerarse como una barra rígida delgada.

Problema de Dinámica del Sólido Rígido.

El bloque cuadrado macizo se apoya en el plano horizontal mediante un pequeño cilindro con rozamiento despreciable. Se suelta el bloque desde el reposo en la posición que se muestra. Calcular la velocidad angular ω del bloque y la velocidad lineal de la esquina O cuando la C alcance la superficie horizontal.

Problema de Dinámica del Sólido Rígido.

Dos barras macizas, una de acero de 2 m de longitud y otra de latón de 1 m de longitud y ambas de 12 cm de diámetro se sueldan seguidas. En los extremos se aplica una fuerza F que hace que el conjunto se estire, consiguiéndose un alargamiento total del conjunto de 10^-3 mm. El incremento de volumen de la barra de latón es de 2.25 mm³. En estas condiciones determinar: a) el módulo de Young del latón, así como la fuerza que ha sido necesario aplicar y los esfuerzos en cada barra.
b) El incremento de longitud experimentado por cada barra y el incremento de volumen total del conjunto.
(Datos: E_acero=20·10¹⁰ N/m²; μ_acero=0.28; μ_latón=0.37).
c) Considérese estas mismas barras pero ahora huecas, constituyendo así tubos de órgano, la primera cerrada por ambos extremos y conteniendo H₂ y la segunda cerrada por un extremo (en unión con el otro tubo) y abierta por el otro, conteniendo He. La temperatura es de 30 ºC. Determinar en estas condiciones la mínima frecuencia para la que se produzcan ondas estacionarias en cada tubo. ¿A qué armónico corresponden estas ondas en cada tubo? d) las posiciones de todos los nodos, tanto en el tubo 1 como en el 2. (Velocidad del sonido a 0 ºC en los dos gases: v_H2=1139 m/s; v_He=911.24 m/s).

Problema de Interferencias. Aparece en la convocatoria de SEP2007.

Un muelle de constante k=200 N/m está apoyado sobre una superficie horizontal lisa. Su extremo izquierdo está fijo, mientras que en su extremo derecho se encuentra una masa m=100 g. Se comunica al muelle una energía potencial elástica de 40 mJ y se suelta el sistema, con velocidad nula, realizando un M. A. S. (se supone que no hay amortiguamiento). a) Determinar la amplitud o máxima elongación de la oscilación; b) escribir la ecuación del movimiento x=x(t) tomando el origen de tiempos cuando la partícula se encuentra en su posición de máxima elongación hacia la derecha; c) con el origen de tiempos indicado en b), determinar el valor de la velocidad y aceleración (indicar módulo y sentido) cuando la partícula pasa por primera vez por la posición x=-1.5 cm (1.5 cm a la izquierda de la posición de equilibrio).
Una masa m´=200 g que viaja de derecha a izquierda colisiona en un choque perfectamente elástico con la masa m unida al muelle justo cuando dicha masa m se encuentra en la posición de equilibrio y desplazándose hacia la derecha. Determinar: d) la velocidad que debe tener la masa de 200 g para que tras el choque tenga una velocidad de 1 m/s hacia la derecha; e) la velocidad que debe tener la masa de 200 g para que tras el choque tenga una velocidad de 0.5 m/s hacia la derecha; f) en las condiciones del apartado e), ¿cuál será la nueva energía mecánica total (tras el choque) del sistema masa-muelle? ¿Cuál es la nueva amplitud del movimiento?

Problema de Dinámica de los Sistemas de Partículas. Aparece en la convocatoria de ENE2011.

El pasador P de 100 g está obligado a moverse en las guías ranuradas lisas, las cuales se desplazan perpendicularmente entre sí en un plano vertical. En el instante representado, A tiene una velocidad hacia la derecha de 20 cm/s que decrece a razón de 75 cm/s². Al mismo tiempo, B se mueve hacia abajo con una velocidad de 15 cm/s decreciente a razón de 50 cm/s². Calcular para ese instante; a) el radio de curvatura de la trayectoria seguida por P; b) el ángulo que forman los vectores elocidad y aceleración; c) las reacciones que ejercen las guías ranuradas sobre el pasador. ¿Por qué lado de las guías se produce el apoyo?

Problema de Dinámica de la Partícula. Aparece en la convocatoria de ENE2016.

La barra uniforme de la figura pesa 100 N y puede girar sin rozamientos en torno al pasador situado en B. La constante y longitud natural del resorte son k=800 N/m y l₀=15 cm respectivamente. Si la barra lleva una velocidad angular de 3 rad/s en sentido horario cuando está horizontal determinar: a) la aceleración angular de la barra así como las reacciones (F_x y F_y) en el pasador en la posición de la figura; b) la velocidad angular de la barra cuando ésta está vertical, estando A directamente encima de B.
Momento de inercia de una barra respecto de su punto medio

Problema de Dinámica del Sólido Rígido. Aparece en la convocatoria de ENE2020.

Un mol de un gas ideal biatómico a una presión inicial de 4 atm y una temperatura de 27^oC realiza el siguiente ciclo reversible: 1) se expande isotérmicamente hasta que su volumen se duplica; 2) se comprime a presión constante hasta su volumen inicial; 3) se comprime isotérmicamente hasta una presión de 4 atm; 4) se expande a presión constante hasta su volumen inicial. a) Representar una gráfica exacta del proceso en un diagrama PV; b) calcular el trabajo realizado por el gas por ciclo; c) calcular el rendimiento del ciclo; d) comparar dicho rendimiento con el de un ciclo de Carnot que actuara entre las temperaturas de las isotermas anteriores.
Constante de los gases perfectos R=0.082 atm·l/mol·K=2 cal/mol·K; coeficiente adiabático de un gas biatómico γ=1.4.

Problema de Teoría Cinética de los Gases. Aparece en la convocatoria de SEP2001.