Guía de preparación para examen remedial de Física segundo BGU

Contenidos que serán objeto de evaluación:

Movimiento en una y dos dimensiones con enfoque vectorialMovimiento circularFuerzas y trabajo mecánicoFísica térmicaElectrostáticaElectricidad

Destrezas con criterio de desempeño, relativas al programa de Física del bachillerato general unificado:

CN.F.5.1.1. Determinar la posición y el desplazamiento de un objeto (considerado puntual) que se mueve, a lo largo de una trayectoria rectilínea, en un sistema de referencia establecida y sistematizar información relacionada al cambio de posición en función del tiempo, como resultado de la observación de movimiento de un objeto y el empleo de tablas y gráficas.CN.F.5.1.2 Explicar, por medio del análisis de tablas y gráficas, que el movimiento rectilíneo uniforme implica una velocidad constante.CN.F.5.1.3. Obtener la velocidad instantánea empleando el gráfico posición en función del tiempo, y conceptualizar la aceleración media e instantánea, mediante el análisis de las gráficas velocidad en función del tiempo.CN.F.5.1.4. Elaborar gráficos de velocidad versus tiempo, a partir de los gráficos posición versus tiempo; y determinar el desplazamiento a partir del gráfico velocidad versus tiempo.CN.F.5.1.5. Reconocer que la posición, la trayectoria y el desplazamiento en dos dimensiones requieren un sistema de referencia y determinar gráfica y/o analíticamente los vectores posición y desplazamiento, así como la trayectoria de un objeto, entendiendo que, en el movimiento en dos dimensiones, las direcciones perpendiculares del sistema de referencia son independientes.CN.F.5.1.6. Establecer la relación entre las magnitudes escalares y vectoriales del movimiento en dos dimensiones, mediante el reconocimiento de que los vectores guardan tres informaciones independientes: magnitud, dirección y unidad respectiva, y que cualquier vector se puede proyectar en las direcciones de los ejes independientes del sistema de referencia, las llamadas componentes perpendiculares u ortogonales del vector.CN.F.5.1.7. Establecer las diferencias entre vector posición y vector desplazamiento, y analizar gráficas que representen la trayectoria en dos dimensiones de un objeto, observando la ubicación del vector posición y vector desplazamiento para diferentes instantes.CN.F.5.1.8. Analizar el movimiento en dos dimensiones de un objeto, mediante la obtención del vector velocidad promedio (multiplicando el vector desplazamiento por el recíproco del intervalo de tiempo implicado) y calcular la rapidez promedio, a partir de la distancia recorrida por un objeto que se mueve en dos dimensiones y el tiempo empleado en hacerlo.CN.F.5.1.9. Construir, a partir del gráfico posición versus tiempo, el vector velocidad instantánea evaluado en el instante inicial, considerando los vectores, posiciones y desplazamiento para dos instantes diferentes, inicial y final, haciendo que el instante final se aproxime al inicial tanto como se desee (pero que nunca son iguales), y reconocer que la dirección del vector velocidad instantánea se encuentra en la dirección de la línea tangente a la trayectoria en el instante inicial.CN.F.5.1.10. Determinar la aceleración promedio de un objeto entre dos instantes diferentes, uno inicial y otro final, considerando el vector desplazamiento y el intervalo de tiempo implicado, reconocer e inferir que este vector tiene la dirección de la línea secante a la trayectoria; deducir gráficamente que para la trayectoria en dos dimensiones de un objeto en cada instante se pueden ubicar sus vectores: posición, velocidad y aceleración.

CN.F.5.1.11. Identificar que la disposición en el plano de los vectores velocidad (tangente a la trayectoria) y aceleración (hacia el interior de la trayectoria) se puede proyectar el vector aceleración en dos direcciones, una en la dirección de la velocidad y, la otra, perpendicular a ella

CN.F.5.1.12. Analizar gráficamente que, en el caso particular de que la trayectoria sea un círculo, la aceleración normal se llama aceleración central (centrípeta) y determinar que en el movimiento circular solo se necesita el ángulo (medido en radianes) entre la posición del objeto y una dirección de referencia, mediante el análisis gráfico de un punto situado en un objeto que gira alrededor de un eje.CN.F.5.1.13. Diferenciar, mediante el análisis de gráficos el movimiento circular uniforme (MCU) del movimiento circular uniformemente variado (MCUV), en función de la comprensión de las características y relaciones de las cuatro magnitudes de la cinemática del movimiento circular (posición angular, velocidad angular, aceleración angular y el tiempo).CN.F.5.1.14. Establecer las analogías entre el movimiento rectilíneo y el movimiento circular, mediante el análisis de sus ecuaciones.CN.F.5.1.15. Resolver problemas de aplicación donde se relacionen las magnitudes angulares y las lineales.CN.F.5.1.11. Identificar que la disposición en el plano de los vectores velocidad (tangente a la trayectoria) y aceleración (hacia el interior de la trayectoria) se puede proyectar el vector aceleración en dos direcciones, una en la dirección de la velocidad y, la otra, perpendicular a ellaCN.F.5.1.16. Conceptualizar la primera ley de Newton (ley de la inercia) y determinar por medio que no se produce aceleración cuando las fuerzas están en equilibrio, por lo que un objeto continúa moviéndose con rapidez constante o permanece en reposo (primera ley de Newton o principio de inercia de Galileo).CN.F.5.1.17. Explicar la segunda ley de Newton mediante la relación entre las magnitudes: aceleración y fuerza que actúan sobre un objeto y su masa, mediante experimentaciones formales o no formales.CN.F.5.1.18. Explicar la tercera ley de Newton en aplicaciones reales.CN.F.5.1.19. Reconocer sistemas inerciales y no inerciales a través de situaciones cotidianas y elaborar diagramas de cuerpo libre para conceptualizar las leyes de Newton, resolver problemas de aplicación.CN.F.5.1.20. Reconocer que la fuerza es una magnitud de naturaleza vectorial, mediante la explicación gráfica de situaciones reales para resolver problemas donde se observen objetos en equilibrio u objetos acelerados.CN.F.5.2.1. Definir el trabajo mecánico a partir del análisis de la acción de una fuerza constante aplicada a un objeto que se desplaza en forma rectilínea, considerando solo el componente de la fuerza en la dirección del desplazamiento.CN.F.5.2.2. Demostrar analíticamente que la variación de la energía mecánica representa el trabajo realizado por un objeto, utilizando la segunda ley de Newton y las leyes de la cinemática y la conservación de la energía, a través de la resolución de problemas que involucren el análisis de sistemas conservativos donde solo fuerzas conservativas efectúan trabajo.CN.F.5.2.3. Explicar que las fuerzas disipativas o de fricción se definen como las que realizan un trabajo negativo al mover un objeto a lo largo de cualquier trayectoria cerrada.

CN.F.5.2.5. Determinar que la temperatura de un sistema es la medida de la energía cinética promedio de sus partículas, haciendo una relación con el conocimiento de que la energía térmica de un sistema se debe al movimiento caótico de sus partículas y por tanto a su energía cinética.CN.F.5.2.6. Describir el proceso de transferencia de calor entre y dentro de sistemas por conducción, convección y/o radiación.CN.F.5.2.7. Analizar que la variación de la temperatura de una sustancia que no cambia de estado es proporcional a la cantidad de energía añadida o retirada de la sustancia y que la constante de proporcionalidad representa el recíproco de la capacidad calorífica de la sustancia.CN.F.5.2.8. Explicar el equilibrio térmico usando los conceptos de calor específico, cambio de estado, calor latente, temperatura de equilibrio, en situaciones cotidianas.

CN.F.5.1.38. Explicar que se detecta el origen de la carga eléctrica, partiendo de la comprensión de que esta reside en los constituyentes del átomo (electrones o protones) y que solo se detecta su presencia por los efectos entre ellas, comprobar la existencia de solo dos tipos de carga eléctrica a partir de mecanismos que permiten la identificación de fuerzas de atracción y repulsión entre objetos electrificados, en situaciones cotidianas y experimentar el proceso de carga por polarización electrostática, con materiales de uso cotidiano.CN.F.5.1.39. Clasificar los diferentes materiales en conductores, semiconductores y aislantes, mediante el análisis de su capacidad, para conducir carga eléctrica.CN.F.5.1.41. Analizar y explicar los aparatos o dispositivos que tienen la característica de separar cargas eléctricas, mediante la descripción de objetos de uso cotidiano.CN.F.5.1.43. Conceptualizar la ley de Coulomb en función de cuantificar con qué fuerza se atraen o se repelen las cargas eléctricas y determinar que esta fuerza electrostática también es de naturaleza vectorial.CN.F.5.1.44. Explicar el principio de superposición mediante el análisis de la fuerza resultante sobre cualquier carga, que resulta de la suma vectorial de las fuerzas ejercidas por las otras cargas que están presentes en una configuración estable.CN.F.5.1.45. Explicar que la presencia de un campo eléctrico alrededor de una carga puntual permite comprender la acción de la fuerza a distancia, la acción a distancia entre cargas a través de la conceptualización de campo eléctrico y la visualización de los efectos de las líneas de campo en demostraciones con material concreto, y determinar la

fuerza que experimenta una carga dentro de un campo eléctrico, mediante la resolución de ejercicios y problemas de aplicación.CN.F.5.1.46. Establecer que el trabajo efectuado por un agente externo al mover una carga de un punto a otro dentro del campo eléctrico se almacena como energía potencial eléctrica e identificar el agente externo que genera diferencia de potencial eléctrico, el mismo que es capaz de generar trabajo al mover una carga positiva unitaria de un punto a otro dentro de un campo eléctrico.CN.F.5.1.47. Conceptualizar la corriente eléctrica como la tasa a la cual fluyen las cargas a través de una superficie A de un conductor, mediante su expresión matemática y establecer que cuando se presenta un movimiento ordenado de cargas –corriente eléctrica- se transfiere energía desde la batería, la cual se puede transformar en calor, luz o en otra forma de energía.CN.F.5.1.48. Analizar el origen atómico-molecular de la resistencia eléctrica en función de comprender que se origina por colisión de los electrones libres contra la red cristalina del material y definir resistencia eléctrica con la finalidad de explicar el significado de resistor óhmico.CN.F.5.1.49. Describir la relación entre diferencia de potencial (voltaje), corriente y resistencia eléctrica, la ley de Ohm, mediante la comprobación de que la corriente en un conductor es proporcional al voltaje aplicado (donde R es la constante de proporcionalidad).CN.F.5.1.50. Explicar que la batería produce una corriente directa en un circuito, a través de la determinación de su resistencia eléctrica e inferir que la diferencia de potencial entre sus bornes en circuito cerrado se llama FEM.CN.F.5.1.51. Analizar el funcionamiento de un circuito eléctrico sencillo y su simbología mediante la identificación de sus elementos constitutivos y la aplicación de dos de las grandes leyes de conservación (de la carga y de la energía) y la determinación de la potencia disipada en un circuito básico.

Ejercicios propuestos

1. Sobre un cuerpo actúan dos fuerzas, tal y como se muestra en la figura. Dibuja la fuerza, cuyo efecto es el mismo que las dos fuerzas juntas.

2. Sobre un cuerpo actúan dos fuerzas, tal y como se muestra en la figura. Dibuja la fuerza, cuyo efecto es el mismo que las dos fuerzas juntas.

3. Sobre un cuerpo actúan dos fuerzas, tal y como se muestra en la figura. Dibuja la fuerza, cuyo efecto es el mismo que las dos fuerzas juntas.

4. Sobre un cuerpo actúan dos fuerzas, tal y como se muestra en la figura. Dibuja la fuerza, cuyo efecto es el mismo que las dos fuerzas juntas.

5. Sobre un cuerpo actúan dos fuerzas, tal y como se muestra en la figura. Dibuja la fuerza, cuyo efecto es el mismo que las dos fuerzas juntas.

6. El vector C tiene magnitud 25.0 m y forma un ángulo de 60 con respecto a la dirección positiva del eje x. El vector D tiene magnitud 75.0 m y forma un ángulo de 30 con respecto a la dirección positiva del eje x. Exprese, en coordenadas cartesianas, los vectores:a) C⃗+ D⃗b) C⃗−D⃗c) C⃗−2 D⃗

7. El vector C tiene magnitud 50.0 m y forma un ángulo de 45 con respecto a la dirección positiva del eje x. El vector D tiene magnitud 35.0 m y forma un ángulo de 120 con respecto a la dirección positiva del eje x. Exprese, en coordenadas cartesianas, los vectores:d) C⃗+ D⃗, expréselo en coordenadas rectangularese) C⃗−D⃗, expréselo en coordenadas polaresf) C⃗−2 D⃗, expréselo en coordenadas geográficas.

8. Una persona camina 6.0 km al oeste, entonces camina 8.0 km al sur y finalmente se detiene luego de caminar según el vector (4.0 km; N45E). Diga a qué distancia y en cuál dirección se encuentra esa persona, respecto a su posición inicial.

9. Dados los vectores C⃗=(6 ;3) y el vector D⃗=(−4 ;5). Determinar:

a) Sus módulos.b) El vector desplazamiento cuando el cuerpo se desplaza desde los puntos C

hasta el D

10. Dados los vectores E⃗=6 i⃗+8 j⃗+2 k⃗ y el vector F⃗=8 i⃗−10 j⃗+16 k⃗ . El vector desplazamiento cuando el cuerpo se desplaza desde los puntos E hasta el F.

11. Dados los vectores E⃗=3 i⃗+4 j⃗ y el vector F⃗=2 i⃗−5 j⃗. El vector desplazamiento cuando el cuerpo se desplaza desde los puntos E hasta el F.

12. Dados los vectores G⃗=−2 i⃗+ j⃗ y el vector H⃗=i⃗+5 j⃗. El vector desplazamiento cuando el cuerpo se desplaza desde los puntos G hasta el H.

13. Seleccione la opción correcta y justifique su respuesta. El vector (−2 i⃗− j⃗) ms-1 corresponde al vector:

A. (√5ms−1;26.56 °)

B. (√5ms−1;−26.56 ° )

C. (√5ms−1; S26.56W )

D. (√5ms−1; S63.44W )

14. Complete la siguiente tabla, expresando los vectores en el formato apropiado en las casillas vacías.

a) Represente gráficamente el vector

15. Dados los vectores: A⃗=¿(3.0 m ; 45°) y el vector B⃗=¿(4.0 m ; 30°) . Determine los vectores:

a) 3 ∙ A⃗

b) −(0.3)∙ B⃗

Coordenadas polares

Coordenadas rectangulares

Coordenadas geográficas

En función de las direcciones principales

(10 i⃗−8 j⃗ )m

c) A⃗−B⃗

16. Un cuerpo se encuentra en la posición (-2.0 ;-3.0) m y se mueve con movimiento rectilíneo hasta el punto B, cuyo vector de posición es (18 i⃗+7 j⃗ )m

a) Determine el vector desplazamiento del cuerpo.

b) Calcule la magnitud del desplazamiento realizado por el cuerpo.

17. En el instante t=4,0 s, un cuerpo se encuentra en la posición (6.0; -2.0) m y se mueve con movimiento rectilíneo uniforme hasta el punto B, cuyo vector de posición es (−4 i⃗+8⃗ j )m adonde arriba en el instante t=12,0 s

a) Determine el vector velocidad media del cuerpo.

18. Un cohete tiene dos motores. El primero logra propulsarlo según el vector (320 i⃗+290 j⃗ )ms−1, mientras que el segundo ofrece una velocidad

(100 i⃗−300 j⃗ )ms−1.a) Determine la velocidad resultante del cohete en coordenadas geográficas.

19. Un cuerpo parte de la posición (−3.0 i⃗+2.0 j⃗ )m. Si desarrolla un movimiento

rectilíneo uniforme con velocidad (2.5 i⃗−3.0 j⃗ )m ∙s−1.

a) Determine su posición cuando han transcurrido 5.0 s.

b) Calcule el valor del desplazamiento realizado por el cuerpo.20. En cuerpo parte de la posición (9.0 i⃗−7.0 j⃗ )km. El cuerpo desarrolla un movimiento

rectilíneo uniforme, durante 30 s, hasta la posición (−6.0 i⃗+1.2 j⃗ )km.

a) Determine la velocidad del cuerpo.

b) Calcule el valor de la velocidad del cuerpo.

21. Un objeto parte con velocidad (1.5 i⃗−2.0 j⃗ )m∙ s−1 y se mueve con aceleración

constante igual a ( 4.0 i⃗−3.0 j⃗ )m∙s−2 durante 4.0 s.

a) Determine el desplazamiento realizado por el cuerpo.

b) Calcula el valor del desplazamiento

22. Un cuerpo, que desarrolla movimiento circular uniforme, da cuatro vueltas completas 5.0 s, describiendo una trayectoria circular de 4.0 m de radio. Determinar:

a) La velocidad angular.

b) La rapidez.

23. La siguiente gráfica representa la variación de la velocidad angular de un cuerpo en función del tiempo. /2.0

24.

Determine:a) El desplazamiento angular total.

b) La aceleración angular en los primeros 2,0 s

25. Un cuerpo, que desarrolla movimiento circular uniforme, da cuatro vueltas completas 12.0 s, describiendo una trayectoria circular de 8.0 m de radio.

a) La velocidad angular del cuerpo es:

a) 2,09 rad s-1

b) 3.00 rad s-1

c) 0.33 rad s-1

d) 1,50 rad s-1

b) Justifique su respuesta

4.03.02.01.0

1,5

1,0

0,5

0,0

-0,5

-1,0

-1,5

t / s

ω /rad s-1

26. La siguiente gráfica representa la variación de la velocidad angular de un cuerpo en función del tiempo. /1.5

27.

a) El desplazamiento angular del cuerpo es:a) 4.50 rad

b) 2.25 rad

c) 3.00 rad

d) 1.50 rad

b) Justifique su respuesta

4.03.02.01.0

1,5

1,0

0,5

0,0

-0,5

-1,0

-1,5

t / s

ω /rad s-1

Ley de Coulomb

1. Tres cargas iguales de 4 μC cada una se sitúan en el vacío sobre los vértices de un triángulo rectángulo, cuyos catetos miden 12 cm y 16 cm. ¿Cuánto vale la fuerza que actúa sobre la carga situada en el vértice del ángulo recto?

2. Tres cargas de 5 μC cada una están situadas en los vértices de un triángulo rectángulo isósceles. Se sabe que la fuerza que actúa sobre la carga situada en el vértice del ángulo recto vale 5,66 · 103 N. ¿Cuánto miden los catetos del triángulo?

Campo eléctrico

3. Si situamos una carga positiva de 3 μC en el origen de coordenadas, encontramos que experimenta una fuerza de 12 · 10-4 N en la dirección positiva del eje OX.a) ¿Cuál es el valor y el sentido del campo eléctrico en dicho punto? b) ¿Cuál sería la fuerza que se ejercería en dicho punto sobre una carga negativa de 6

μC?

4. ¿Qué exceso de electrones habría que añadirle a una esfera conductora (en el vacío) de 20 cm de diámetro para que en un punto muy próximo a su superficie haya un campo de 3 x 10-2 N/C?.

5. Si se tiene un campo eléctrico uniforme, dirigido verticalmente de abajo hacia arriba, cuya intensidad es de 2 x 104 N/C. a) Calcule la fuerza de gravedad que se ejerce sobre el electrónb) Calcule la fuerza ejercida por el campo eléctrico sobre el electrón. c) Calcule la fuerza resultante sobre el electrón.d) Calcule la velocidad que adquirirá el electrón cuando haya recorrido 2 cm

partiendo del reposo.e) Calcule la velocidad que adquirirá el electrón cuando haya recorrido 2 cm

partiendo del reposo.f) Calcule le energía cinética adquirida.g) Calcule el tiempo que necesita para recorrer la distancia de 2 cm.

Nota: Considere la masa del electrón = 9,1·10 -31 kg.

Energía potencial electrostática

6. El siguiente gráfico muestra dos cargas eléctricas.

a) Calcule la energía potencial eléctrica de la carga q1.

q1= +3μC q2= -2μC

15 cm

7. Determine a qué distancia de una carga puntual de +4nC debemos situar otra carga de +8nC para que la energía potencial electrostática sea de 2 kJ

Potencial eléctrostático

8. Se ha realizado un trabajo de 180 µJ para transportar una carga de +12 µC desde el suelo hasta la superficie de una esfera cargada. Calcule el potencial eléctrico de la esfera.

9. Determina el campo eléctrico en un punto P bajo el agua, que se encuentra a 20 cm de una carga de -5 µC.

10. El siguiente gráfico muestra dos cargas eléctricas y dos puntos P y L.

b) Obtenga el potencial eléctrico en P.c) Obtenga el potencial eléctrico en L.d) Obtenga la diferencia de potencial eléctrico entre los puntos P y L.

Nota: La diferencia de potencial entre los puntos P y L (VPL) se calcula como VP – VL

e) Calcule el trabajo que debe realizar el campo eléctrico para mover una carga de 9 μC desde P hasta L.

Nota: El trabajo que realiza el campo eléctrico para mover una carga (q) entre los puntos P y L (WPL) se calcula como WPL = q*(VP – VL)

Corriente eléctrica.

11. Calcula la intensidad de una corriente eléctrica sabiendo que se han empleado 4 minutos para transportar 480 C.

12. Por un conductor circula una corriente de 1 mA. Teniendo en cuenta que un culombio equivale a 6.25 x 10 18 electrones, calcula cuántos electrones pasan en un segundo por una sección del conductor.

Resistencia eléctrica.

13. Disponemos de hilo de cobre y de hilo de aluminio, ambos con una sección transversal de 0.5 mm de radio. Calcula las longitudes de hilo necesarias para lograr en ambos casos una resistencia de 20 Ω.Datos:R=20 Ωr=0.5 mm x 10-4mResistividad del cobre=1.72 .10-8 Ω mResistividad del aluminio=2.82 .10-8 Ω m

q1= +8μC q2= -6μCP L

8 cm 12 cm 4 cm

14. La longitud de un hilo conductor es de 65 m y su sección transversal es de 2.5 mm2. Calcula la resistencia del conductor:a) Si el hilo es de cobre.b) Si el hilo es de aluminio.Datos:Resistividad del cobre=1.72 .10-8 Ω mResistividad del aluminio=2.82 .10-8 Ω m

Potencia eléctrica.

15. Por una lámpara circula una intensidad de corriente de 0.6 A cuando se conecta a una diferencia de potencial de 220 V. Calcula:a) La potencia eléctrica de la lámpara.b) La energía consumida por la lámpara si ha estado encendida durante 4 horas.

Exprésala en julios y en kilovatios-hora.16. Calcula la potencia de una plancha eléctrica que consume 0.26 kW h durante un cuarto

de hora.17. Calcula el valor de la tensión necesaria para una corriente de 25 A tenga la potencia de

2.65 kW.18. Al conectar una bombilla a una tensión de 110 V, la intensidad de corriente es de 0.5

A. Calcula:a) La cantidad de carga que pasa por la bombilla en 4 min.b) El trabajo necesario para trasladar dicha carga a través de la bombilla.c) La potencia de la bombilla.

19. Una bombilla tiene una resistencia de 45 Ω y se ha conectado durante 4 minutos a 220 V. Calcula:

a) La intensidad de la corriente.b) La energía disipada en la bombilla por efecto Joule.

20. Una bombilla incandescente lleva la siguiente inscripción: 80 W, 110 V. Calcula:a) Su resistencia.b) La intensidad de corriente que circula a través de ella.c) La energía que consume en 4 h, expresada en julios y en kilovatios-hora.

21. El esquema muestra tres cargas eléctricas, dispuestas en los vértices de un triángulo rectángulo.

a. Representa –en el esquema- el vector fuerza eléctrica resultante que aparece sobre la carga qb. Etiquétela con Fb.

b. Calcula el valor de dicha fuerza resultante.

c. Represente –en el esquema- el vector campo eléctrico, actuante sobre el punto P, producido solamente por la carga qa. Etiquételo con EPA.

d. Determine la energía potencial eléctrica que posee la carga qc.e. Determina la magnitud del potencial eléctrico en A.

P

qc

a

b

Parámetro Valor Unidadqa -6 µC

qb +2 µC

qc +1 µCa 50 cmb 90 cm

A

22. Marque con una X la opción correcta. El campo eléctrico producido por una carga positiva es un vector, cuya magnitud:

A. ____ Disminuye cuando la distancia al centro de la carga aumenta.

B. ____ Aumenta cuando la distancia al centro de la carga aumenta.

C. ____ Se mantiene constante con la variación de la distancia al centro de la carga.

D. ____ Aumenta y luego disminuye con la variación de la distancia al centro de la carga.

23. Si el campo eléctrico producido por una carga Q positiva -a 2 m de distancia de su centro- es de 12 N/C.

a) Represente la fuerza eléctrica que se produciría sobre una carga positiva q1= 3 C, situada a esa distancia de la carga Q.

b) Obtenga el valor de esa fuerza eléctrica.c) Obtenga el valor de la carga Q.d) Obtenga la intensidad del campo eléctrico que produce la carga q1 a 4 m de su

centro

24. Si una carga eléctrica positiva de 4 kC se encuentra en un punto A del espacio con potencial eléctrico de 20V, entonces, la energía potencial eléctrica que experimenta la carga es:

A. ____ 0 J B. ____ 80 J C. ____ 80 000 J D.____ -80 J

25. Dos cargas de q1 = 5 µC y q2 = 8 µC se hallan situadas en los puntos (2 ; 0)m y (4 ; 0)m del eje X.

a. Calcula el campo y el potencial eléctrico en el punto medio. b. ¿Por qué la carga q1 posee energía potencial eléctrica?c. Determina la energía potencial eléctrica que posee la carga q1

26. Dos cargas de +6 µC y +4 µC se encuentran en los puntos (1 ; 0)m y (6 ;0 )m del eje X. a. Halla dónde habrá de colocarse una carga de 2 µC de tal forma que ésta

permanezca inmóvil.

27. Cuatro cargas de 10 μC están en los vértices de un cuadrado de 30 cm de lado. a. Calcula el campo eléctrico en el punto donde se intersectan las

diagonales del cuadrado. b. Calcula el potencial eléctrico en el punto donde se intersectan las

diagonales del cuadrado. c. Determina la energía potencial eléctrica de una de las cargas.d. ¿Qué sucedería con el resultado de los literales a. y b. si cambiásemos

una de las cargas por otra de -10 C?

28. Una carga de 8 µC y 20 g de masa se sitúa en un campo eléctrico uniforme de 10 N/C. a. Si la carga parte del reposo, calcula la aceleración que experimenta la

carga.b. Determina la velocidad de la carga, luego de 5 s. c. Calcula la distancia recorrida por la carga.

29. Se tienen tres cargas de 2 C, 4 C y 6 C situadas en los vértices del triángulo (2 ; 0)m, (6 ; 0)m y (4 ; 3)m, respectivamente.

a. Calcula el campo eléctrico que producen esas tres cargas en el punto (4;0).

b. Determina el potencial eléctrico en dicho punto.

Ejercicios propuestos sobre circuitos eléctricos:

1. En el siguiente circuito:

a) Determine la corriente que fluye por el circuito.

b) Calcule la potencia disipada en el resistor.

c) Determine la energía disipada por el resistor en 3 minutos.

2. En el siguiente circuito:

a) Determine la fuerza electromotriz ε1.

b) Calcule la potencia disipada en el resistor.

c) Determine la energía disipada por el resistor en 2 minutos.

Datos del circuitoParámetro Valorε1 8.0 Vε2 6.0 VR 4.8 Ω

ε1

ε2

R

Datos del circuitoParámetro ValorCorriente total 3.0 Aε2 2.0 VR 0.4 Ω

ε1

ε2

R

3. En el siguiente circuito:

a) Determine la resistencia eléctrica del resistor.

b) Calcule la potencia disipada en el resistor.

c) Calcule la carga eléctrica que fluye por el circuito en 25 s

d) ¿Cuántos electrones fluyen por el circuito en ese tiempo?

4. Determine las corrientes que circulan por cada conductor

5. Determine las corrientes que circulan por cada conductor

b)a)

a)I1

I2 = 3.0 A

I3 = 5.0 A

I4 = 2.0 A

b) I1= 8.0 A

I2 = 3.0 A

I3 = 5.0 A

I4

I1= 4.0 A

I2 = 6.0 A

I3 = 3/5 I4

I4

I3 = 4 500 mA A I4

I5 = 2 I4

I6 = 1/3 I4

I5 = 25 dA

I9 = 6.0 A

Datos del circuitoParámetro ValorCorriente total 3.0 Aε1 2.0 Vε2 1.0 Vε3 11.0 V

ε1

ε3

Rε2

6. En el siguiente circuito:

a) Determine la fuerza electromotriz ε1, si las caídas de potencial alrededor de las resistencias R1 y R2 son 3.0 V y 6.0 V; respectivamente.

7. En el siguiente circuito, las resistencias R1 y R2 son iguales:

a) Determine la fuerza electromotriz ε1, si la caída de potencial alrededor de la resistencia R1 es 6.0 V.

8. En el siguiente circuito, la resistencia R1 es el doble de la resistencia R2:

a) Determine la fuerza electromotriz ε1, si la caída de potencial alrededor de la resistencia R1 es 3.0 V.

Datos del circuitoParámetro Valorε2 5.0 V

ε1

ε2

R1R2

Datos del circuitoParámetro Valorε2 2.0 Vε3 4.0 V

ε1

ε3

R1ε2

R2

Datos del circuitoParámetro Valorε2 2.0 Vε3 4.0 V

ε1

ε3

R1ε2

R2

9. Seleccione la opción correcta. En un circuito en serie, formado por n resistencias distintas, la corriente eléctrica que circula por esas resistencias es:

A. _____Igual

B. _____ Diferente

C. _____ Cero

D. _____ Igual al voltaje de le f.e.m.

10. Seleccione la opción correcta. En un circuito en paralelo, formado por n resistencias distintas, la corriente eléctrica que circula por esas resistencias es:

A. _____ Igual

B. _____ Diferente

C. _____ Cero

D. _____ Igual al voltaje de la f.e.m

11. Seleccione la opción correcta. En un circuito en paralelo, formado por n resistencias distintas, la diferencia de potencial entre esas resistencias es:

A. ____ Igual

B. _____ Diferente

C. _____ Cero

D. _____ Igual al voltaje de la f.e.m

12. Obtenga los parámetros solicitados en el circuito que se muestra:

a) Determine la resistencia total del circuito.

b) Calcule la corriente eléctrica que circula por el circuito.

c) Diga qué corriente eléctrica circula por cada resistencia.

d) Obtenga la diferencia de potencial entre los puntos:

2 y 3;

4 y 5

6 y 7

13. Obtenga los parámetros solicitados en el circuito que se muestra:

a) Determine la resistencia total del circuito.

b) Calcule la corriente eléctrica que circula por el circuito.

c) Diga qué corriente eléctrica circula por cada resistencia.

d) Obtenga la diferencia de potencial entre los puntos:

3 y 6;

3 y 9

Datos del circuitoParámetro ValorFuerza electromotriz 0,012 kVR1 2.0 ΩR2 2 500 mΩ R3 0.0030 kΩ

Datos del circuitoParámetro ValorFuerza electromotriz 1.20 x 107 μVR1 350 cΩR2 4.2 x 105 μΩR3 2 400 mΩ

4 y 7

14. El esquema muestra dos circuitos X e Y. En ambos circuitos, la resistencia interna de la fuente de poder se puede despreciar.

a) Determine la potencia eléctrica en el circuito X.

b) Determine la potencia disipada en el circuito Y.

c) Calcule la corriente eléctrica que fluye por cada resistencia en el circuito Y.

15. El esquema muestra dos circuitos X e Y. En el circuito X, la resistencia interna de la fuente de poder se puede despreciar. En el circuito Y, la resistencia interna de la fuente de poder es 4 Ω.

a) Determine la potencia eléctrica en el circuito X.

b) Determine la potencia disipada en el circuito Y.

c irc u it X c irc u it Y

E E

RR

RR2 = 10 Ω

R1 = 20 ΩR = 20 Ω

ε = 40 Vε = 30 V

Circuito YCircuito X

c irc u it X c irc u it Y

E E

RR

RR2 = 10 Ω

R1 = 20 ΩR = 20 Ω

ε = 40 Vε = 30 V

Circuito YCircuito X

c) Calcule la corriente eléctrica que fluye por cada resistencia en el circuito Y.

16. Una batería de fuerza electromotriz 30 V y resistencia interna despreciable, se conecta a tres resistores, cada uno de resistencia 20 Ω y a un interruptor. Al circuito se conecta un voltímetro ideal.

E

R R

R

V

a) ¿Qué lectura tiene el voltímetro cuando el interruptor está abierto? Justifique numéricamente su respuesta.

A. 0 B. 15 V C. 30 V D. 10 V

b) ¿Qué lectura tiene el voltímetro cuando el interruptor está cerrado? Justifique numéricamente su respuesta.

A. 0 B. 15 V C. 30 V D. 10 V

17. En el circuito que se muestra, ¿Qué medidor no se encuentra correctamente colocado?

A

V

A

V

1

2

3

44

3

2

1

A. 1 B. 2 C. 3 D. 4

18. ¿Cuál de los siguientes circuitos muestra el modo correcto de colocar amperímetros y voltímetros ideales para medir la corriente y la diferencia de potencial de la lámpara de filamento?

A

A

A

A

A .

C .

B .

D .

V

V

V

V

19. En el circuito mostrado, el voltímetro tiene resistencia interna de 30 Ω, la resistencia R1= 15 Ω y la resistencia R2= 30 Ω. La batería tiene fuerza electromotriz de 12.0 V y resistencia interna despreciable.

a) Determine la lectura del voltímetro.b) Calcule la corriente total en el circuitoc) Calcula la potencia eléctrica de la resistencia R1.

R1 R2

20. Obtenga las lecturas de los instrumentos de medición señalados para la situación planteada:

21. En el circuito mostrado, el voltímetro tiene resistencia interna de 20 kΩ. La batería tiene fuerza electromotriz de 6.0 V y resistencia interna despreciable.

La lectura del voltímetro es:

A. 2.0 V B. 3.0 V C. 4.0 V D. 6.0 V

Datos del circuitoParámetro Valorfem 36.0 VR1 5.0 ΩR2 10.0 ΩR3 15.0 ΩR4 20.0 Ω

22. A continuación, se muestra un circuito formado por una fuente de poder que genera una fuerza electromotriz igual a 12 V y tres resistencias. Una de ellas es un sensor de temperatura, cuya gráfica de sensibilidad aparece más abajo.

a) Determine la diferencia de potencial alrededor de la resistencia de 10 kΩ, cuando la temperatura es 150 °C.

23. En el circuito que se muestra, la celda superior tiene fem=3.0V y la celda inferior tiene fem=2.0V . Ambas celdas tienen una resistencia interna insignificante. Calcule:

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000

2000

4000

6000

8000

10000

Temperatura / °CRe

sist

enci

a /

Ω

a) Las lecturas de los dos amperímetros

b) la diferencia de potencial a través de cada resistencia.

Ejercicios propuestos sobre temperatura y calorimetría

1. Complete la siguiente tabla:

T /˚C T /˚F T /K

0

32

273,15

373,15

212

100

2. Complete la siguiente tabla.

T /˚C T /˚F T /K0

00

Temperatura de fusión del

CobreTemperatura de ebullición del alcohol

etílicoTemperatura de fusión del

mercurio

3. Cuando la escala Celsius asciende 20 ˚C ¿Cuánto asciende la escala Kelvin?

4. Cuando la escala Celsius asciende 10 ˚C ¿Cuánto asciende la escala Fahrenheit?

5. ¿Qué temperatura es mayor -20 ˚F o 120 K?

6. Cuando la escala en ˚F aumenta 27 ˚ ¿Cuánto aumenta la escala K?

7. Un termómetro mal calibrado, marca 2 ˚C a la temperatura de congelación del agua y 97 ˚C a la temperatura de ebullición del agua. Cuando este termómetro marca 35,5 ˚C, ¿Cuál es la temperatura correcta en K?

8. Un termómetro T tiene como punto de fusión del hielo 20 ˚T y cuando la escala Fahrenheit marca 77 ˚F, el termómetro T marca 80 ˚T. ¿Cuál es el valor del punto de ebullición del agua en la escala T?

9. El calor específico de la plata es 236 J kg-1 K-1 . Si 400 g de plata tienen una temperatura de 40 ˚C, ¿cuál será su temperatura al suministrarle 800 J?

10. El calor específico de la plata es 236 J kg -1 K-1 . Si 1,80 kg de plata tienen una temperatura de 30 ˚C, ¿cuál será su temperatura al suministrarle 500 calorías?

Nota: Considere que 1 caloría = 4,2 J

11. El calor específico del hierro es 452 J kg -1 K-1 ¿Qué cantidad de calor ha de suministrarse a una barra de hierro de 30 kg para aumentar su temperatura en 600 ˚C?

12. Calcular el calor específico de un metal de 120 g, si 1200 J producen un incremento de su temperatura de 50 ˚C.

13. Calcular el calor específico de un metal de 3 kg, si cuando la temperatura se incrementa en 200 ˚C, se producen 15 BTU de energía.

Nota: Considere que 1 BTU = 252 calorías y 1 caloría = 4,2 J

14. ¿Qué cantidad de calor necesitan 500 g de agua para que su temperatura se incremente en 20 ˚C?

Nota: El calor específico del agua es 4230 J kg-1 K-1

15. La temperatura de 8,00 L de agua es 25 ˚C. ¿A cuánto asciende la temperatura del agua si se le suministran 2 000 J?

Nota: El calor específico del agua es 4230 J kg-1 K-1

16. La temperatura de una masa de agua es 35 ˚C. Si la temperatura aumenta hasta 90 ˚C y el agua recibe 4000 J de energía ¿Cuál es la masa del agua?

Nota: El calor específico del agua es 4230 J kg-1 K-1

17. Determine la temperatura inicial de 250 g de agua, si cuando la temperatura se eleva hasta 80 ˚C, el agua recibe 3000 J de energía.

Nota: El calor específico del agua es 4230 J kg-1 K-1

18. ¿Qué cantidad de calor hay que suministrarle a una barra de estaño de 15 kg, para aumentar su temperatura de 20 ˚C a 80 ˚C

Nota: El calor específico del estaño es 210 J kg-1 K-1

19. ¿Qué cantidad de calor necesita un trozo de un metal para que su temperatura se incremente en 30 ˚C?

Nota: La capacidad térmica del metal es 2100 J kg-1 K-1

20. Determine la capacidad térmica de un metal, el cual recibe 6000 J cuando su temperatura aumenta en 300 ˚C

Elaborado por: Raúl Casanella Leyva

Docente de Física. UE Stella Maris