Examen De Fisica B

ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL
INSTITUTO DE CIENCIAS FÍSICAS FÍSICA B 3a Evaluación/2006-I

Nombre: _________Solución_____________________Paralelo____ Firma____________________
1) (6 pts) Tres altavoces acústicos producen sonidos de intensidad 0.1, 0.3, y 1.2 W/m2 respectivamente, en un detector puesto diez metros lejos. ¿Si los tres altavoces producen los sonidos simultáneamente,¿cuál es el nivel de intensidad en el detector? A) 92 db B) 320 db ⎛I ⎞ ⎛ 0.1 + 0.3 + 1.2 ⎞ β = 10 log⎜ T ⎟ = 10 log⎜ ⎟ = 122dB C) 122 db ⎜I ⎟ 10 −12 ⎝ ⎠ ⎝ 0⎠ D) 355 db E) 68 db

2) (6 pts) Se tiene una lámina de cobre de dimensiones 120×60×0.02 cm3. ¿Cuál será su deformación unitaria transversal cuando se somete a una tracción uniforme de 9.8×103 N en la dirección de la arista mayor? El módulo deYoung para el cobre es 120x109 Pa y el coeficiente de Poisson es 0.352. A) 2.4x10-4 B) 5.3x10-7 F 0.352 × 9800 C) 1.9x10-5 δ t = −νδ L = −ν =− = −2.4 × 10 − 4 -9 9 D) 8.2x10 AE 0.6 × 0.0002 120 × 10 E) 4.9x10-3

(

)

3) (6 pts) ¿Cuántas calorías se requieren para cambiar un gramo de hielo a 0°C en vapor a 100°C, a presio atmosférica? El calor latente de la fusión es 80 cal/g y el calorlatente de vaporización es 540 cal/g. El calor específico del agua es 1 cal/g × K. A. 100 B. 540 Q = Q f + Q s + Q v = mL f + mcΔT + mL v C. 620 D. 720 Q = 1 80 + 1 100 + 540 = 720cal E. 900

[

(

)

]

4) (6 pts) los gráficos presión vs. volumen para cierto gas que experimenta cinco procesos cíclicos diferentes se muestran abajo. ¿Indique en qué ciclo el gas hace el trabajo positivo másgrande?

5) (6 pts) El diagrama muestra cuatro placas de diversos materiales con igual grosor, colocadas juntas. Fluye calor de izquierda a derecha y se dan las temperaturas de las interfaces. Ordene los materiales según sus conductividades térmicas, de la más pequeña a la más grande. A. 1, 2, 3, 4 B. 2, 1, 3, 4 C. 3, 4, 1, 2 D. 3, 4, 2, 1 E. 4, 3, 2, 1

6) (20 pts) Calcule la máxima velocidaddel agua que puede fluir en forma laminar en un tubo cuya longitud es de 20 m y 60 mm de diámetro. Determine la perdida de presión en estas condiciones. La densidad es de 1000 kg/m3 y la viscosidad dinámica es de0.001 Ns/m2.

Flujo la min ar v=

v max ⇒ Re = 2000 =

ρ vd η

2000 × 0.001 = 0.033 m s 1000 × 0.06 ΔP × R 2 = ⇒ 4ηL s 4ηLv max 4 × 0.001 × 20 × 0.067 ΔP = = = 5.96Pa R2 0.032v max = 2 v = 2(0.033) = 0.067 m v max

7) 0.2 moles de un gas ideal con índice adiabático γ = 1.5 se colocan inicialmente en el estado 1 a una temperatura 20º C, y describen el ciclo mostrado en la figura 1→2 Calentamiento isocórico 2→3 Expansión isotérmica. 3→4 Enfriamiento isocórico 4→1 Compresión isobárica a) (6 pts) Calcular el valor de las variables de la tabla

V 3 = V 4 = 10l 914.6914.6 609.8

T2 = T3 = T4 =

P2 V2 3× 5 = = 914.6K nR 0.082 × 0.2

P4 V4 1 × 10 = = 609.8K nR 0.082 × 0.2

b) (16 pts) Llene la tabla (use solo las unidades indicadas)

R = c p − c v = γ c v − c v = c v (γ − 1) cv = 8.31 R J = = 16.6 γ − 1 1 .5 − 1 mol K J c p = γ c v = 1.5 × 16.6 = 24.9 mol K

2063.7 1053.6 − 1011.9 − 1577.7

0 1053.6 0 − 506.5

3.78 1.15 − 1.34 − 3.65

Δ Q 12 =nc v ( T2 − T1 ) = 0 .2 × 16 .6 (914 .6 − 293 ) = 2063.7J ΔS 12 = nc v ln Δ U 23 = 0 ⇒ Δ S 23 = nR ln 914 .6 T2 = 0 .2 × 16 .6 ln = 3 .78 J K 293 T1 Q 23 = W 23 = nRT 2 ln 10 V3 = 0 .2 × 8 .31 × 914 .6 ln = 1053 .6 J 5 V2

Δ Q 34 = nc p ( T4 − T3 ) = 0 .2 × 16 .6 (609 .8 − 914 .6 ) = - 1011 .9 J ΔS 34 = nc v ln 609 .8 T4 = 0 .2 × 16 .6 ln = − 1 .34 J K 914 .6 T3

10 V3 = 0 .2 × 8 .31 ln = 1 .15J K 5 V2

Δ Q 41 = nc p ( T1 − T4 ) = 0 .2 × 24 .9 (293 − 609 .8 ) = -1 577.7J ΔS 41 = nc p ln 293 T1 = 0 .2 × 24 .9 ln = − 3 .65 J K 609 .8 T4

W 41 = P1 (V1 - V4 ) = 1(5 - 10 )101.3 = -506.5J

(b) (8 pts) ¿Cuál es la eficiencia de este ciclo?

e = 1−

Qf 1577.7 + 1011.9 = 1− = 0.17 Qc 2063.7 + 1053.6

8) Una barra de cobre de modulo de Young Y=11x1010 N/m2, densidad ρ=8.9 g/cm3...