Ejercicios de Tipler


“Año de la Promoción de la Industria Responsable y Compromiso Climático”

CURSO:
FÍSICA I

TEMA:
SISTEMAS DE MEDIDA

PROFESOR:
LASTRA ESPINOZA, LEOVIGILDO

ALUMNO:
Moreno Campos, Carlos 13200073

AÑO:






























EJEMPLO 1.1
USO DE LOS FACTORES DE CONVERSIÓNUn empleado de una empresa con sede en Estados Unidos ha de viajar, por encargo de su empresa, a un país donde las señales de tráfico muestran la distancia en kilómetros y los velocímetros de los coches están calibrados en kilómetros por hora. Si con su vehículo viaja a 90 km por hora. ¿a cuánto equivale su velocidad expresada en metro por segundo y en millas por hora?
Planeamiento del problemaUtilizaremos el hecho de que 1000 m = 1 km, 60 s = 1 min y 60 min = 1 h para convertir los kilómetros por hora en metros por segundo. Se multiplica la magnitud 90 km/h por una serie de factores de conversión de valor 1 de modo que el valor de la velocidad no varía. Para convertir la velocidad en millas por hora, se utiliza el factor de conversión (1 mi)/ (1,61 km) = 1.
1. Multiplicar 90 km/h poruna serie de factores de conversión que transforman los kilómetros en meros y las horas en segundos:




2. Multiplicar 90 km/h por 1 mi/1,61 km:



Ejercicio: ¿Cuál es el equivalente de 65 mi/h en metros por segundo? (Respuesta 29,1 m/s.)








EJEMPLO 1.2
LAS DIMENSIONES DÍSICAS DE LA PRESIÓN
La presión de un fluido en movimiento depende de su densidad p y su velocidad v.Determinar una combinación sencilla de densidad y velocidad que nos dé las dimensiones correctas de la presión.
Planteamiento del problema
En la tabla 1.2 se observa que tanto la presión como la densidad tienen unidades de masa en el numerador, mientras que la velocidad no contiene la dimensión M. Dividamos las unidades de presión por las de densidad e inspeccionemos el resultado.
1. Se dividenlas unidades de presión por las de densidad:





2. El resultado tiene dimensiones de v2. Las dimensiones de la presión son las mismas que las de densidad multiplicadas por las de velocidad al cuadrado:




Observación: Cuando estudiemos los fluidos en el capítulo 13, veremos que según la ley de Bernouilli aplicada a un fluido que se mueve a una altura constante, p + ½ pv2 esconstante, en donde p es la presión del fluido. Esto también se conoce como el efecto Venturi.







EJEMPLO 1.3
RECUENTO DE ÁTOMOS
En 12 g de carbono existen NA = 6,02 x 1023 átomos de esta sustancia (número de Avogadro). Si contáramos un átomo por segundo, ¿Cuánto tiempo tardaríamos en contar lo átomos de 1 g de carbono? Expresar el resultado en años.
Planteamiento del problema
Necesitamosdeterminar el número total de átomos, N, que hemos de contar y tener en cuenta que el número contado es igual a la tasa de recuerdo R multiplicada por el tiempo t.
1. El tiempo es igual al número total de átomos N dividido por la tasa de recuento R = 11 átomo/s:



2. Determinar el número de átomos de carbono en 1 g:



3. Calcular el número de segundos necesarios para contar los átomos a1 por segundo:



4. Calcular el número de segundos que contiene un año:



5. Utilizar el factor de conversión 3,15 x 107 s/a (una magnitud que conviene recordar) y convertir la respuesta del paso 3 en años:






Observación: El tiempo requerido es aproximadamente 100 000 veces la edad del universo.
Ejercicio: Si dividiéramos esta tarea de modo que cada persona contase átomosdiferentes, ¿Cuántos años tardaría un equipo formado por 5000 millones (5 x 109) de personas para contar los átomos que contiene 1 g de carbono? (Respuesta 3,19 x 105 años.)
EJEMPLO 1.4
¿CUÁNTA AGUA?
Un litro (L) es el volumen de un cubo de 10 cm x 10 cm x 10 cm. Si una persona bebe 1 L de agua, ¿qué volumen en centímetros cúbicos y en metros cúbicos ocupará este líquido en su estómago?...