Física II

La función de onda estacionaria en una cuerda fija por sus dos extremos es:

y(t, x)=0.3sen(0.01x)cos(200t)

con t en segundos y x e y en cm; a) determinar la amplitud, frecuencia, y velocidad de fase de las ondas progresivas cuya superposición da lugar a esta onda estacionaria; b) escribir las funciones de onda correspondientes a estas ondas progresivas; c) hallar la distancia internodal.

Problema de Interferencias.

Una pantalla provista de una abertura circular de 1 mm de diámetro se coloca a 1 m de una fuente luminosa puntual A, tal como se indica en la figura, y a 4 m de un punto B, donde se desea conocer el estado de vibración. La luz procedente de la fuente luminosa tiene una longitud de onda de 500 nm. Calcular: a) la situación de los máximos y mínimos de intensidad y el número de ellos cuando la distancia del punto B al centro de la abertura se hace variar desde los 4 m a 10 cm; b) ¿cómo es el centro de los anillos de difracción que se forman cuando en el punto B se coloca una pantalla situada normalmente al haz?

Problema de Difracción.

¿Cuál es el índice de refracción del material de que está formada una esfera transparente, sabiendo que se forma una imagen del Sol en la superficie de la esfera opuesta al Sol?

Problema de Óptica geométrica.

Para la construcción de una lente doble del objetivo de una cámara fotográfica, un constructor utilizó una lente divergente con distancia focal f₁=5 cm, colocándola a una distancia l=45 cm de la película. ¿Dónde es preciso colocar la lente convergente con distancia focal f₂=8 cm para que en la película resulte una imagen nítida de objetos distantes?

Problema de Óptica geométrica.

Se dispone de dos lentes delgadas alineadas en un eje óptico y distantes entre sí 40 cm, la primera de ellas está formada por la yuxtaposición de una biconvexa, de radios iguales (r=30 cm) e índice de refracción 1.5 y otra cóncavo-convexa de radios 30 cm y 20 cm respectivamente e índice de refracción 1.4. La segunda lente es una lente convergente de focal 10 cm. Calcular: a) la focal de la primera lente. b) la posición, carácter y tamaño de la imagen de un objeto, inclinado 30^o respecto al eje óptico, de 2.31 cm de longitud y cuya base está situada a 90 cm a la izquierda de la primera lente.
Segunda parte: Considérese un sistema óptico centrado formado por dos lentes delgadas separadas una distancia d=9 cm. Un punto O situado a 26 cm a la izquierda del plano principal objeto del sistema óptico compuesto equivalente (S.O.C.) tiene su imagen O´ situada a 16.25 cm a la derecha del plano principal imagen del S.O.C. Se sabe también que la imagen de la primera lente dada por el sistema está situada a 15 cm a la izquierda del plano principal imagen del S.O.C. Calcular: c) las focales f₁ y f₂ de las lentes y dibújense las posiciones de los planos principales del sistema respecto a las lentes.
(NOTA: distancia focal imagen del S.O.C. ; distancias de las lentes a los planos principales: )

Problema de Óptica geométrica.

600 g de perdigones de plomo se calientan a 100 ^oC y se colocan en un bote de aluminio de 200 g de masa que contiene 500 g de agua inicialmente a 17.3 ^oC. El calor específico del aluminio del bote es 0.900 kJ/kgK. La temperatura final del sistema es de 20.0 ^oC. ¿Cuál es el calor específico del plomo? Calor específico del agua: 4.18 kJ/kgK.

Problema de Calor y Primer Principio de la Termodinámica.

Sabiendo que una onda luminosa se desplaza con una velocidad v₁ en el medio 1 y v₂ en el medio 2 determinar: a) la relación de frecuencias de la onda en los medios 1 y 2; b) la relación de las direcciones de propagación en los dos medios; c) el ángulo límite en la superficie de separación de ambos medios.

Cuestion de Reflexión y Refracción de Ondas.

Un tanque contiene 2.73 m³ de aire a una presión P₁=24.6 atm. El aire se enfría hasta que su presión sea P₂=14 atm. Se conoce γ=1.41. ¿Cuál será la disminución de su energía interna? Tómese 1 atm=101324.72 N/m².

Problema de Teoría Cinética de los Gases.

Tres kilogramos de agua a 18 ^oC se mezclan con nueve a 72 ^oC. Una vez establecido el equilibrio, se restituyen las dos cantidades de agua a su estado inicial, colocando 3 kg en contacto con una fuente térmica siempre a 18 ^oC y los 9 kg restantes en otra siempre a 72 ^oC. Calcular: a) el incremento de la entropía del agua como consecuencia del primer proceso y el incremento de entropía del Universo; b) el incremento de entropía del agua producido por todas las operaciones, y el del Universo; c) el incremento de entropía del agua debido al segundo proceso y el del Universo. Calor específico del agua: 1 cal/g^oC.

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.

En un ciclo de Diesel el aire se comprime adiabáticamente desde un estado a hasta otro b, se calienta después a presión constante hasta c, se expande adiabáticamente hasta d y por último se enfría a volumen constante hasta a. Considera un ciclo Diesel que se inicia con 0.8 l de aire (γ=1.4) a 300 K y 10⁵ N/m². Si la temperatura en el punto c es T_c=1100 K y en el paso de a a b el volumen se reduce 20 veces: a) dibuja el ciclo Diesel; b) determina presión, volumen y temperatura en todos los puntos del ciclo; c) calcula la variación de energía interna, de calor y de trabajo en cada rama del ciclo.

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica. Aparece en la convocatoria de JUN1999.