huihb
Páginas: 22 (5470 palabras)
Publicado: 8 de abril de 2013
I.
PROBLEMAS
1. ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
CAPÍTULO 34
1.
La amplitud del campo magnético de una onda electromagnética plana, monocromática
es 5,4x10–7 T. La onda se propaga en un medio en que su rapidez es 0,8c.
(a) Calcule la amplitud del campo eléctrico.
(b) Calcule la intensidad de la onda.
(c) Calcule la longitud de onda si la frecuencia es de 1,0[Hz].
2. La rapidez v de unaonda electromagnética que se propaga en un medio transparente está
dada por la relación v2 = (κ µ0 ε 0 )–1, donde κ es la constante dieléctrica del medio de
propagación.
(a) Determine la rapidez de propagación de la luz en agua cuya constante
dieléctrica es 1,78 a las frecuencias ópticas.
(b) Exprese el índice de refracción del medio en términos de la constante
dieléctrica κ, y calcule suvalor.
3.
¿Qué potencia debe ser radiada isotrópicamente para que a una distancia de 20 m, la
amplitud del campo eléctrico sea de 55 V/m ?
4.
Un láser de Helio-Neón para la enseñanza tiene una potencia de operación de 5,0 mW y
emite un haz cuya sección transversal es de 4,0 mm2 .
(a) Determine el valor máximo del campo eléctrico en el haz.
(b) Calcule la energía electromagnéticacontenida en 1,0 m de longitud del haz.
5.
¿Cuál es la longitud de una antena de media onda diseñada para transmitir ondas de radio
cuya frecuencia es de 20 MHz?
6.
Determine el rango de longitudes de onda para:
(a) la banda AM de radiofrecuencias que se extiende entre 540 y 1600 kHz,
(b) la banda FM de radiofrecuencias que va desde 88 a 108 MHz.
1
Programa ICIPEV – AutoAyuda FIS140
7.
Una fuente de microondas de ‘’frecuencia’’ 20 GHz, genera pulsos con período de 1,0 ns y
potencia media por pulso de 25 kW. Un reflector parabólico de 6,0 m de radio se utiliza para
enfocar la radiación como un haz paralelo.
(a) ¿Cuál es la ‘’longitud de onda’’ de las microondas?
(b) ¿Cuál es la energía electromagnética contenida en cada pulso?
(c) Calcule la densidad media deenergía contenida en cada pulso.
(d) Determine la ‘’amplitud media’’ de los campos eléctrico y magnético en el haz de
microondas.
2
Programa ICIPEV – AutoAyuda FIS 140
2. ÓPTICA G EOMÉTRICA
CAPÍTULO 35
1.
Roemer midió el periodo de la luna Io observando sus eclipses al pasar por detrás del
planeta Júpiter, y encontró que es de aproximadamente 42,5 horas. Como resultado decuidadosas observaciones, también encontró que el intervalo entre eclipses sucesivos de Io,
aumentaba en 22 minutos en períodos de 6 meses, mientras la Tierra se movía desde el punto
de su órbita más cercano a Júpiter, hasta un punto diametralmente opuesto. Si el periodo de
Júpiter alrededor del Sol es de aproximadamente 12 años, utilice el valor 1.5 x 1 08 km como el
radio promedio de la órbita dela Tierra alrededor del Sol, para calcular la rapidez de la luz a
partir de estos datos.
2.
En un experimento para determinar la rapidez de la luz utilizando el dispositivo de Fizeau,
la distancia entre la fuente de luz y el espejo fue de 11.45 km y la rueda tenía 720 muescas. El
valor de c determinado experimentalmente fue de 2.998 x 108 m/s. Calcule la velocidad angular
mínima de larueda utilizada en este experimento.
3. Cuando un "hombre rana" ve el Sol en un ángulo aparente de 45º medido desde la
vertical. ¿Cuál es la posición real del Sol?
4. Un tanque cilíndrico abierto en su parte superior tiene un diámetro de 3m y está
completamente lleno de agua. Cuando el Sol en el ocaso forma un ángulo de 28º con el
horizonte, la luz solar deja de iluminar el fondo deltanque. ¿Cuál es la profundidad del tanque?
5.
Un pez en un lago se encuentra a 15 m de la orilla. ¿A qué profundidad mínima debe
sumergirse para ver una roca ubicada en la orilla?
6.
Considere un espejismo común formado por el sobrecalentamiento del aire que se
encuentra exactamente arriba de la carpeta asfáltica. Si una persona observa desde 2 m sobre
el camino (donde n =...
PROBLEMAS
1. ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
CAPÍTULO 34
1.
La amplitud del campo magnético de una onda electromagnética plana, monocromática
es 5,4x10–7 T. La onda se propaga en un medio en que su rapidez es 0,8c.
(a) Calcule la amplitud del campo eléctrico.
(b) Calcule la intensidad de la onda.
(c) Calcule la longitud de onda si la frecuencia es de 1,0[Hz].
2. La rapidez v de unaonda electromagnética que se propaga en un medio transparente está
dada por la relación v2 = (κ µ0 ε 0 )–1, donde κ es la constante dieléctrica del medio de
propagación.
(a) Determine la rapidez de propagación de la luz en agua cuya constante
dieléctrica es 1,78 a las frecuencias ópticas.
(b) Exprese el índice de refracción del medio en términos de la constante
dieléctrica κ, y calcule suvalor.
3.
¿Qué potencia debe ser radiada isotrópicamente para que a una distancia de 20 m, la
amplitud del campo eléctrico sea de 55 V/m ?
4.
Un láser de Helio-Neón para la enseñanza tiene una potencia de operación de 5,0 mW y
emite un haz cuya sección transversal es de 4,0 mm2 .
(a) Determine el valor máximo del campo eléctrico en el haz.
(b) Calcule la energía electromagnéticacontenida en 1,0 m de longitud del haz.
5.
¿Cuál es la longitud de una antena de media onda diseñada para transmitir ondas de radio
cuya frecuencia es de 20 MHz?
6.
Determine el rango de longitudes de onda para:
(a) la banda AM de radiofrecuencias que se extiende entre 540 y 1600 kHz,
(b) la banda FM de radiofrecuencias que va desde 88 a 108 MHz.
1
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7.
Una fuente de microondas de ‘’frecuencia’’ 20 GHz, genera pulsos con período de 1,0 ns y
potencia media por pulso de 25 kW. Un reflector parabólico de 6,0 m de radio se utiliza para
enfocar la radiación como un haz paralelo.
(a) ¿Cuál es la ‘’longitud de onda’’ de las microondas?
(b) ¿Cuál es la energía electromagnética contenida en cada pulso?
(c) Calcule la densidad media deenergía contenida en cada pulso.
(d) Determine la ‘’amplitud media’’ de los campos eléctrico y magnético en el haz de
microondas.
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2. ÓPTICA G EOMÉTRICA
CAPÍTULO 35
1.
Roemer midió el periodo de la luna Io observando sus eclipses al pasar por detrás del
planeta Júpiter, y encontró que es de aproximadamente 42,5 horas. Como resultado decuidadosas observaciones, también encontró que el intervalo entre eclipses sucesivos de Io,
aumentaba en 22 minutos en períodos de 6 meses, mientras la Tierra se movía desde el punto
de su órbita más cercano a Júpiter, hasta un punto diametralmente opuesto. Si el periodo de
Júpiter alrededor del Sol es de aproximadamente 12 años, utilice el valor 1.5 x 1 08 km como el
radio promedio de la órbita dela Tierra alrededor del Sol, para calcular la rapidez de la luz a
partir de estos datos.
2.
En un experimento para determinar la rapidez de la luz utilizando el dispositivo de Fizeau,
la distancia entre la fuente de luz y el espejo fue de 11.45 km y la rueda tenía 720 muescas. El
valor de c determinado experimentalmente fue de 2.998 x 108 m/s. Calcule la velocidad angular
mínima de larueda utilizada en este experimento.
3. Cuando un "hombre rana" ve el Sol en un ángulo aparente de 45º medido desde la
vertical. ¿Cuál es la posición real del Sol?
4. Un tanque cilíndrico abierto en su parte superior tiene un diámetro de 3m y está
completamente lleno de agua. Cuando el Sol en el ocaso forma un ángulo de 28º con el
horizonte, la luz solar deja de iluminar el fondo deltanque. ¿Cuál es la profundidad del tanque?
5.
Un pez en un lago se encuentra a 15 m de la orilla. ¿A qué profundidad mínima debe
sumergirse para ver una roca ubicada en la orilla?
6.
Considere un espejismo común formado por el sobrecalentamiento del aire que se
encuentra exactamente arriba de la carpeta asfáltica. Si una persona observa desde 2 m sobre
el camino (donde n =...
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