Solución de los problemas propuestos

Edgar Cifuentes

Facultad de Ciencias Médicas, Area de Física

Universidad de San Carlos de Guatemala

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Primera parte
10
20
30
40
Segunda parte
10
20
30
40
50
Tercera parte
10
20
30
40
50
Cuarta parte
10
20
30
40
50
60

   


Primera parte

Problema 1

Resolver las siguientes ecuaciones de primer grado (ecuaciones lineales):

a) $\frac{5}{7}x-15=0$,

b) $3x+4x-2x=8$,

c) $2x-x-3=10+7x-4$,

d) $3(2x-1)-2(5-x)=3$,

e) MATH,

f) MATH

---------------------------------------

a) MATH

$5x-105=0$ entonces $5x=105$

y MATH

b) $3x+4x-2x=8$

MATH

$5x=8$ entonces $x=\frac{8}{5}$

c) $2x-x-3=10+7x-4$

$x-3=6+7x$ reordenando

$x-7x=6+3$ y $-6x=9$

MATH

d) $3(2x-1)-2(5-x)=3$

$6x-3-10+2x=3$

$6x-3-10+2x=3$

$8x-13=3$

MATH

MATH

e) MATH

MATH

$-10x+6=26$

MATH

MATH

f) MATH

MATH

MATH

MATH

MATH entonces

MATH

Problema 2

Resolver las siguientes ecuaciones de segundo grado (ecuaciones cuadráticas):

a) $3x^{2}-2=0$,

b) $6x^{2}-4x=0$,

c) $9x^{2}+4=12x$,

d) $3x^{2}-7x-3=0$,

e) $4x^{2}=-3-8x$,

f) MATH

--------------------------------------

a) $3x^{2}-2=0$,

MATH sustituyendo

MATH

MATH

b) $6x^{2}-4x=0$

MATH

MATH

c) $9x^{2}+4=12x$

MATH

MATH

d) $3x^{2}-7x-3=0$

MATH

MATH MATH

e) $4x^{2}=-3-8x$

MATH

$\sim $ MATH

f) MATH, Solution is : MATH

MATH

$=$ MATH MATH

Problema 3

Resolver los siguientes sistemas de ecuaciones simultaneas:

a) $3x+2y=12$ y $5x-3y=1$,

b) $2x-y-7=0$ y $3x+4y-5=0$,

c) MATH y $6(x-4y)-5(x-5y)=1$,

d) $2x-3(y+1)=8$ y $3(x+2)+5y=-6$

---------------------------------------------------

a) MATH

despejando $x$ de 1)

MATH entonces sustituyendo

$x$ en 2) MATH

MATH despejando $y$

MATH sustituyendo ahora en 1)

MATH y despejando

MATH

b) MATH usando el mismo procedimiento que el Problema anterior

MATH

MATH

MATH

MATH

MATH

MATH

c) MATH usando el mismo procedimiento que el Problema anterior

MATH

$6(x-4y)-5(x-5y)=1$

MATH

MATH

MATH

$x+6y=11$

MATH

MATH

d) MATH usando el mismo procedimiento que el Problema anterior

MATH

MATH

MATH

MATH

MATH

MATH

Problema 4

Escribir las siguientes cantidades en notación científica (potencias de 10):

a) 98,600 b) 0.645
c) 0.0163 d) 0.00314
e) $\frac{725,000}{21}$ f) MATH

--------------------------------------------

a) MATH

b) MATH

c) MATH

e) MATH

f) MATH

Problema 5

Encuentre el valor de $x$ en los siguientes Problemas:


eje5.jpg

--------------------------------

a) MATH

MATH

b) MATH

MATH

c) $x_{1}+x_{2}=x$

MATH MATH

MATH, MATH

MATH MATH

d) MATH, MATH

MATH

e) MATH, MATH

MATH

f)

MATH, SMATH

MATH

MATH

MATH,

MATH

Problema 6

Encuentre la información faltante del triángulo que se muestra en la figura 1, para los casos siguientes: $\;\,\;$


ejer6.jpg

a) MATH b) MATH
c) $b=1.5,c=3$ d) MATH
e) $a=4,b=10$

------------------------------

a) MATH,

MATH

MATH,

MATH

MATH,

MATH

b) MATH,

MATH

MATH,

MATH

MATH

MATH

c) MATH,

MATH

MATH,

MATH

MATH,

MATH

d) MATH,

MATH

MATH,

MATH

MATH

$\beta =67^{\circ }$

e) MATH

MATH

MATH,

MATH

$c^{2}=4^{2}+10^{2}$,

MATH

Ejerciclo No.7

Un puente levadizo mide $7.5\unit{m}$ de orilla a orilla, y cuando esta completamente abierto forma un ángulo de $43^{\circ }$ con la horizontal (ver figura 2b) y cuando esta cerrado, el ángulo de depresión (debajo de la horizontal) desde la orilla hasta un punto debajo del extremo opuesto es de $27^{\circ }$ (ver figura 2a). Cuando el puente esta completamente abierto, cual es la distancia $d$ en metros entre su punto mas alto y el agua que hay debajo.


eje7.jpg

------------------------------------

$\bigskip $
eje7x.jpg

$d=x_{a}+x_{b}$

MATH, MATH

MATH, MATH

MATH

Problema 8

Un hombre parado a $50\unit{ft}$ pies de una casa de $20\unit{ft}$ de altura, mira hacia la antena de televisión localizada arriba, en el borde del techo (ver figura 3). Si el ángulo, entre su linea de visibilidad al borde del techo y su linea de visibilidad a la cima de la antena es de $12^{\circ }$. Cuál es la altura de la antena?


ejer8.jpg

----------------------------------------


ejer8x.jpg

MATH entonces MATH

MATH

MATH,

MATH

Problema 9

Un electricista debe instalar cable subterráneo desde la avenida hasta una casa. Si la casa se localiza a $1.2\unit{mi}$ millas dentro de un bosque, a)¿Cuántos pies de cable necesitará?, b) ¿Cuántos metros de cable necesitará?

-----------------------------------------

a) MATH

b) MATH

Problema 10

Un corazón normalmente bombea sangre a un ritmo de MATH , Calcular el ritmo de bombeo en: a) MATH; b) $\unit{l}/\unit{s}$; c) MATH; d) MATH

------------------------------------------

a) MATH

b) MATH

c) MATH

d) MATH

Problema 11

Una mujer pesa $130\unit{lb}$ y tiene una altura de 5 pies con 9 pulgadas. Exprese el peso de la persona en Newton ($\unit{N}$) y su altura en metros ($\unit{m}$).

-----------------------------------------

MATH

MATH

MATH

Problema 12

La densidad de un material es igual a su masa divido su volumen. Convierta la densidad de un material de MATH en MATH.

---------------------------------------

MATH

Problema 13

La presión atmosférica es de MATH. La unidad de medida para la presión en el SI es el pascal ($\unit{Pa}$) donde MATH ¿Cuál es la presión atmosférica en pascales?

------------------------------------------

MATH

Problema 14

Una porción de vena tiene la forma de un deposito cilindrico. ¿Cuál es el volúmen en litros de sangre contenida en una porción de vena de $5\unit{mm}$ de diámetro y 2 pulgadas de altura?. (En Geometría el volumen de un depósito cilindrico es igual a $V=\pi r^{2}h$).

-----------------------------------

MATH

MATH

MATH

MATH

Problema 15

El área transversal de una vena se considera circular. Cual es valor del área en $\unit{cm}^{2}$ de la sección transversal de una vena de perimetro igual a $0.031\unit{m}$? (En Geometría el área de un circulo es igual a $A_{c}=\pi r^{2}$ o MATH y el perimetro o sea la longitud de su contorno es igual a $P=2\pi r$).

---------------------------------

MATH

MATH,

MATH,

MATH

Problema 16

La aceleración gravitacional de la tierra es aproximadamente MATH. Expresar el valor de la gravedad en: a) MATH; b) MATH c) MATH.

-----------------------------------------

a) MATH

b) MATH

c) MATH

Ejercicio No 17

Considere los siguientes vectores

$\QTR{bf}{A}=(3,6)$ $\QTR{bf}{B}=(-1,4)$
MATH $\QTR{bf}{D}=(3,-4)$
$\QTR{bf}{E}=(0,3)$ $\QTR{bf}{F}=(-4,0)$

1) Representar cada uno de los vectores en un plano de coordenadas cartesianas; 2) Calcule la magnitud y dirección de cada uno de ellos (Representación Polar).

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1) El diagrama es:

graphics/guiadidactica1__253.png

2) MATH

MATH

MATH

MATH

MATH

MATH

MATH

MATH

MATH

MATH

MATH

MATH

MATH

MATH

MATH

Problema 18

Considere los siguientes vectores

MATH MATH
MATH MATH

1) Representar cada uno de los vectores en sus componentes rectangulares; 2) Calcule el vector resultante: MATH; y exprese su respuesta en forma polar y rectangular.

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MATH

MATH

MATH

MATH

MATH

MATH

Problema 19

Un avión sale de un aeropuerto y sigue la ruta que se muestra en la figura 4. El avión vuela primero de la ciudad A, situada a $175\unit{km}$ en una dirección de $30\U{b0}$ al norte del este; despues vuela $150\unit{km}$ en dirección $20\U{b0}$ al oeste del norte hasta una ciudad B, Por último el avión vuela $190\unit{km}$ hacia el oeste hasta la ciudad C. Encuentre la ubicación de la ciudad C respecto a la ubicación del punto de partida.


eje19.jpg

------------------------------------------------

MATH

MATH

MATH

MATH

MATH MATH

Problema 20

Un joven que entrega diarios cubre su ruta recorriendo $300\unit{m}$ hacia el oeste, $400\unit{m}$ hacia el norte y luego $600\unit{m}$ hacia el este. Determine: a) ¿Cuál es el vector desplazamiento resultante? (expresar su respuesta en forma rectangular y polar); y b) Cual es la distancia total recorrida?

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a) MATH

MATH

MATH

b) MATH

Problema 21

Un barco sale de un puerto, recorriendo $12\unit{mi}$ con dirección $N25\U{b0}E$, luego $15\unit{mi}$ con dirección $S65^{o}E$ y finalmente $18\unit{mi}s$ con direccion $S30^{o}O$. Determinar: a) El vector desplazamiento, expresado en forma rectángular; b) La magnitud y dirección del vector desplazamiento (forma polar).

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Figure

a) MATH

MATH

MATH

MATH

MATH

Problema 22

La figura 5 muestra tres fuerzas. Determinar: 1) Las componentes de MATH y $\QTR{bf}{F}_{3}$; 2) La suma de $\QTR{bf}{F}_{1}$ y $\QTR{bf}{F}_{2}$ 3) La suma de MATH


eje22.jpg

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1) MATH

MATH

MATH

2) MATH

3) MATH

MATH

Problema 23

La figura 6 muestra la forma del tendón del cuádriceps al pasar por la rótula. Si la tensión $T$ del tendón es de $14\unit{N}$. Determinar: La magnitud (módulo) y dirección de la fuerza de contacto$F_{c}$ ejercida por el fémur sobre la rótula.


eje23.jpg

------------------------------


eje23x.jpg

MATH

MATH

MATH

MATH

MATH

MATH MATH

MATH, MATH

Problema 24

El abductor de la cadera que conecta la cadera al fémur, consta de tres músculos independientes que actúan a diferentes ángulos. (ver figura 7). Determiner la fuerza total ejercida por los tres musculos juntos.


eje24.jpg

-----------------------------------

MATH

MATH

MATH MATH

MATH, MATH

MATH

Problema 25

Determiner la fuerza total aplicada a la cabeza del paciente, por el dispositivo de tracción de la figura 8.


eje25.jpg

-------------------------------------

MATH

MATH

MATH

Problema 26

En las siguientes figuras se muestran dos dispositivos de tracción, para cada uno de ello determinar lo siguiente:


eje26a.jpg

Caso 1 (Figura 9): La fuerza total ejercida sobre el pie.





eje26b.jpg

Caso 2 (Figura 10): a) La fuerza total ejercida sobre la pierna, si el peso que se cuelga es de $0.40\unit{N}$ (despreciando el peso de la pierna). b) Si el peso de la pierna es igual a $0.40\unit{N}$, ¿Cuál es la fuerza total ejercida sobre ella?

------------------------------

caso 1 MATH

MATH

MATH

MATH MATH

caso 2 a) MATH

MATH

MATH

MATH

MATH

caso 2 b) MATH

MATH

MATH

MATH

MATH

MATH

Problema 27

La pierna con yeso de la siguiente figura 11 pesa $220\unit{N}$ ($w_{1}$). Determinar el peso $w_{2}$ y el ángulo $\alpha $ para que la pierna con el yeso no ejerza fuerza alguna sobre la articulación de la cadera.


eje27.jpg

------------------------------------

MATH

MATH

MATH

MATH

Problema 28

Una señora en un supermercado empuja un carrito cargado con una fuerza horizontal de $10\unit{N}$. El carrito tiene una masa de $30\unit{kg}$. Si el carro estando en reposo inicia el movimiento. Determinar: El coeficiente de fricción estático entre las ruedas del carro y la superficie (suelo).

------------------------------------

MATH

MATH,

MATH

Problema 29

Dos cajas están conectadas por una cuerda y descansan sobre una superficie horizontal con fricción. La caja A pesa $20\unit{N}$ y la caja B pesa $10\unit{N}$, (fig. 12) el coeficiente de fricción estático entre las cajas y la superficie es de $0.4$. Determinar: a) La fuerza mínima $F$ que debe aplicarse sobre la caja A para lograr desplazar todo el sistema (conjunto de cajas) y b) ¿Cúal es el valor de la tensión $T$ en la cuerda de unión en el instante que el sistema empieza a desplazarse?


eje29.jpg

--------------------------------------

a) $N=W$ entonces$\;f=\mu W$

Haciendo suma de fuerzas horizontales sobre A y B respectivamente

MATH,

resolviendo

a) $F=12\unit{N}$

b) $T=4\unit{N}$

Problema 30

Un estudiante mueve una caja con libros atando una cuerda a la caja y tirando con una fuerza de $90\unit{N}$ con un ángulo de $30\U{b0}$. (Fig. 13). El coeficiente de fricción entre la caja y el suelo es de $0.3$. Determine el valor de la masa de la caja si el sistema se encuentra en reposo.


eje30.jpg

-------------------------------------

MATH

de donde MATH,

resolviendo : MATH y

MATH,

resolviendo : MATH

$\allowbreak $Ejerciclo No.31

Una caja de masa igual a $2\unit{kg}$ se mantiene en equilibrio sobre un plano inclinado ($60^{\circ }$ con respecto a la horizontal) por la aplicación de una fuerza $F$ (Fig.14). Determine: a) El valor de la magnitud de $F$, si la superficie es lisa; b) El valor de la magnitud de $F$, si el coeficiente de fricción estatico entre la caja y la superficie es de $0.2$


eje31.jpg

------------------------------------------

a) MATH

MATH,

resolviendo : MATH

b) MATH

cuando la fricción es cuesta arriba

MATH,

$\allowbreak $resolviendo : MATH

cuando la fricción es cuesta arriba

MATH,

$\allowbreak $resolviendo : MATH

Problema 32

Para el caso anterior, considere que la direccion de la fuerza F es paralela a la superficie inclinada, y conteste to solicitado en el Problema 31


eje32.jpg

-----------------------------------------

a) MATH

$\allowbreak $entonces MATH,

resolviendo : MATH

b) MATH

cuando la fricción es cuesta arriba

MATH,

resolviendo : MATH

cuando la fricción es cuesta abajo

MATH,

MATHresolviendo : MATH

Problema 33

El antebrazo de la figura 16 está con respecto al brazo a $90^{\circ }$ y sostiene en la mano un peso de $7\,kp$. (Desprecie el peso del antebrazo). Determine: a) El momento en $kp\unit{m}$ producido por el peso de alrededor de la articulación del codo (punto 0) y b) El momento en $kp\unit{m}$ producido por $F_{m}$ (fuerza ejercida sobre el antebrazo por el biceps) alrededor de O.


eje33.jpg

---------------------------------------

a) MATH

b) MATH

Ejercicio No 34

Considerando el Problema anterior, calcular lo solicitado, suponiendo que el brazo y la mano juntos pesan $3.5\,kp$ y que su centro de gravedad están a $15\unit{cm}$ del punto $0$.

------------------------------------

a) MATH

b) MATH y

MATH

MATH,

resolviendo : MATH

Ejerciclo No.35

Dos jóvenes transportan un peso de $120\unit{lb}$ sobre una tabla de 10 pies de longitud, tal como aparece en la figura 17. La tabla pesa $25\unit{lb}$ y es de sección uniforme.El peso de $120\unit{lb}$ se encuentra a 3 pies del joven que se encuentra en el extremo derecho. Determine: La magnitud de las fuerzas en lb, que deben ejercer los jóvenes para poder sostener este peso.


eje35.jpg

---------------------------

Sumando torques alrededor del joven de la derecha

MATH,

resolviendo : MATH

Sumando fuerzas

MATH,

resolviendo : MATH

Problema 36

La figura 18, muestra a un atleta preparado para dar un salto hacia arriba. La persona pesa $180\unit{lb}$ y su centro de gravedad se encuentra localizado encima de un punto P, ubicado a 3 pies de la punta de los pies y a 2 pies de las manos. Determine: Las magnitudes en libras de las fuerzas ejercidas por el suelo sobre las manos y pies del atleta.


eje36.jpg

------------------------------

Realizando la suma de torques alrededor de los pies

MATH, resolviendo : MATH

haciendo suma de fuerzas

MATH

Problema 37

La figura 19, muestra una tabla de $9$ pies sujeta por un extremo al suelo (punto O) y mantenida en un ángulo de $30^{\circ }$ con respecto a la horizontal por medio de un peso de $50\unit{lb}$ colgado de una cuerda que va sujeta al otro extremo de la tabla. El centro de gravedad de la tabla está a 4 pies del extremo apoyado al suelo. Determine: a) La magnitud en libras de la fuerza de Tensión en la cuerda; b) El momento ejercido por la fuerza de tensión sobre la tabla alrededor del punto O; c) El valor en libras del peso de la tabla. (Desprecie el peso y fricción de la polea)


eje37.jpg

------------------------------------------

a) La tensión en la cuerda e igual en todas partes, entonces MATH

b) MATH

c) MATH,

resolviendo : MATH

Problema 38

El antebrazo de la figura 20 está a $50^{\circ }$ con respecto al brazo y sujeta en la mano un peso de $15\unit{lb}$. Determine: a) El valor en libras de la fuerza ejercida sobre el antebrazo por el biceps (desprecie el peso del antebrazo y b) El valor en libras de la fuerza ejercida por el codo sobre el antebrazo.


eje38.jpg

--------------------------------------

a) Suma de torques alrededor del codo

MATH

entonces : MATH

b) suma de fuerzas verticales

$135-15+F_{c}=0$

entonces : MATH

Problema 39

Un objeto esta apoyado sobre dos balanzas, separada una de la otra a $2\unit{m}$, ver figura 21. La balanza de la izquierda señala $20kp$ y la de la derecha $12kp$. Determine: a) El peso en $kp$ del objeto; y b) La distancia perpendicular d en metros desde O a la línea vertical que pasa por el centro de gravedad (cg) del objeto.


eje39.jpg

------------------------------

a) MATH

$20kp+12kp-W=0$ entonces $W=32kp$

b) suma de torques alrededor de cg

MATH,

entonces : MATH

Problema 40

La figura 22, representa un modelo de una persona que se inclina para levantar una caja de peso igual a $220\unit{N}$, la columna vertebral puede considerarse como una estructura de un solo miembro que se apoya en la base de la espina dorsal (punto $A$) y sostenida por los músculos de la espalda $(CE)$, fijada a la armazón del esqueleto. Determinar: a) La magnitud en Newton de $T$, ejercida por los músculos de la espalda; b) La magnitud en Newton de la fuerza $R$, ejercida sobre la colúmna vertebral en el punto $A$ (articulación); c) el valor del ángulo $\theta $

Considere: $W_{1}=$ peso del tronco $=320\unit{N}$, $W_{2}=$ peso de brazos, cabeza y carga $=380\unit{N}$, $CE=$ músculo de la espalda, $AC=2/3AD$, $AB=\U{bd}AD$, MATH


eje40.jpg

-----------------------------------

Definimos $x=AB$ entonces

$AD=2x$ y$\;AC=\frac{4}{3}x,$

además MATH entonces MATH

a) MATH alrededor de $A$

MATH

MATH,

resolviendo MATH

b) MATH

MATH

MATH entonces

MATH

c) MATH, Solution is : MATH

MATHentonces MATH

Segunda parte

Nota: A partir de esta sección ya no se desarrolla detalladamente el proceso algebraico simple y la transformación de unidades de medida, salvo en casos particulares

Problema 1

Un alambre de acero de $15\unit{in},$ pulgadas de longitud y con una sección transversal de $0.1\unit{in}^{2}$, aumenta su longitud en $0.01\unit{in}$ al soportar una tensión de $2000\unit{lb}$. Determine el módulo de Young en MATH para dicho alambre.

--------------

MATH sustituyendo MATH,

la solución es : MATH

Problema 2

Determine el valor del diámetro mínimo de una barra de latón si se requiere que soporte una carga de $400\unit{N}$ sin que exceda su límite elástico. Considere que el valor del límite elástico del latón es de MATH. Exprese su respuesta en metros.

--------------

MATH entonces MATH,

despejando : MATH

Problema 3

Determine cuánto se estira, en metros, un alambre de latón de $600\unit{mm}$ de longitud cuando una masa de $4\unit{kg}$ se cuelga de su extremo. Considere que el diámetro del alambre es de $1.2\unit{mm}$ y el módulo de Young del latón de MATH.

-----------------

MATH sustituyendo

MATH,

resolviendo : MATH

Problema 4

Una carga de $200\unit{kg}$ cuelga de un alambre $4\unit{m}$ de longitud, $0.0002\unit{m}^{2}$ de sección transversal y módulo de Young de MATH. Determinar: a) ¿cuánto aumenta la longitud del alambre en metros? y b) la deformación porcentual del alambre.

-----------------

a) MATH sustituyendo

MATH, resolviendo :

MATH y

b) MATH

MATH

Ejerciclo No.5

Considere que el hueso de una persona adulta se fractura si se somete a un esfuerzo mayor de MATH. Determine la fuerza máxima en Newton que se puede ejercer sobre el hueso fémur de la pierna si éste tiene un diámetro efectivo mínimo de $2.5\unit{cm}$.

--------------------

MATH sustituyendo $\ $

MATH, resolviendo :

MATH

Problema 6

Estructuralmente el hueso es muy resistente aunque internamente es hueco (estrictamente el hueso no es hueco en su interior, ya que contiene médula osea). Si el hueso presenta una resistencia a la tracción (o tensión) de MATH y una resistencia a la compresión de MATH. Determine: a) La carga máxima en N que puede soportar a compresión, y b) La carga máxima en N que puede soportar a tracción para un fémur con un diámetro externo de $2\unit{cm}$ y un espesor (grosor del hueso) de $3\unit{mm}$.

---------------------

a) MATH el área efectiva del hueso es

MATH

MATH

MATH entonces

MATH, resolviendo :

MATH y

MATH,

resolviendo : MATH

Problema 7

La resistencia a la compresión de la corona del molar de un adulto es de MATH. Si el diámetro promedio del molar es de $8\unit{mm}$, determinar la fuerza máxima de compresiòn, en Dinas, que podría soportar el molar mencionado.

-----------------------

MATH sustituyendo MATH,

resolviendo : MATH

Problema 8

Un automóvil viaja a una velocidad constante de MATH. Si el conductor se distrae durante $2\unit{s}$ . Determine la distancia en pies que habrá recorrido el automóvil durante el intervalo de tiempo mencionado.

-----------------------

$v=\frac{S}{t}$ entonces MATH,

resolviendo : MATH

Problema 9

Dos ciclistas viajan con rapidez constante por una carretera. El primero corre a MATH , el segundo corre a MATH. Exactamente al medio día el primer ciclista esta a $17.5\unit{km}$ delante del segundo. Determine a) a qué hora rebasa el segundo ciclista al primero, y b) que distancia en metros ha recorrido cada uno desde el mediodía.

-------------------------

MATH entonces MATH,

resolviendo el sistema :

MATH de donde

a) MATH y

b) MATH y

MATH

Problema 10

Un camión viaja a una velocidad de MATH repentinamente frena su marcha. Se establece que la distancia recorrida desde el momento de aplicar los frenos hasta alcanzar el reposo es de $180\unit{ft}$. Determine: a) el valor de la aceleración del frenado en MATH , y b) el tiempo en segundos que transcurieron hasta alcanzar el reposo.

--------------------------

a) MATH entonces

MATH, resolviendo :

MATH y b) MATH

entonces MATH,

resolviendo : MATH

Problema 11

Un automóvil acelera desde el reposo con MATH. Calcular la distancia recorrida cuando MATH

--------------------------

MATH entonces

MATH,

resolviendo : MATH

Problema 12

Un automóvil y un autobús parten del reposo al mismo tiempo; el automóvil está $120\unit{m}$ detrás del autobús. El automóvil acelera uniformemente a MATH durante $5\unit{s}$ y el autobús acelera uniformemente a MATH durante $6.30\unit{s}$. A continuación los dos vehículos viajan a velocidad constante ¿Rebasará el automóvil al autobus?, y si es así, determine: el tiempo en segundos y la distancia en metros que habrá recorrido el automóvil hasta rebasar al autobús.

----------------------------

El autobus recorrerá

MATH

y tendrá una velocidad de

MATH

en $6.3\unit{s}$ en tanto el automóvil recorrerá en $5\unit{s}$

MATH

y tendrá una velocidad de

MATH y recorrerá

MATH

en los siguientes MATH de tal forma que habrá

recorrido

MATH

durante $6.3\unit{s}.$

Luego de transcurridos $6.3\unit{s}$

los vehículos estarán separados

MATH

entonces

MATH entonces

MATH y resolviendo

MATH

entonces si lo rebasa.

El tiempo transcurrido es:

MATH

MATH

MATH

Problema 13

Una piedra se lanza verticalmente hacia abajo desde un puente, con una velocidad inicial de MATH, y pega en el agua después de $1.4\unit{s}$. Determine el valor de la altura en metros del puente sobre el agua.

-------------------------

MATH entonces

MATH

MATH

Problema 14

Un cuerpo es lanzado verticalmente hacia arriba con una velocidad de MATH, tres segundos después se lanza un segundo cuerpo con una velocidad de MATH. Determine, en que tiempo en segundos desde que fué lanzado el primer cuerpo y a qué distancia en metros sobre el suelo se juntarán instantáneamente.

----------------------------

MATH,

resolviendo : MATH

Problema 15

Una pelota se tira desde el suelo hacia arriba con una velocidad inicial de MATH. Determine, hasta qué altura en metros sobre el suelo sube la pelota, y cuánto tiempo en segundos permanece ésta en el aire.

------------------------------

MATH entonces

MATH, resolviendo :

MATH

si el cuerpo subió y bajó al mismo punto tuvo

un desplazamiento cero

MATH, resolviendo :

MATH de las dos respuestas

tomamos la segunda que es cuando hubo

movimiento.

Problema 16

Un pasajero en un trineo, parte desde el reposo del punto más alto de un plano inclinado de $10\unit{m}$ de longitud, tal como se muestra en la figura 1, logra alcanzar después de $1.5\unit{s}$ segundos la parte más baja del plano inclinado. Determine: a) la aceleración en MATH con la cual desciende el cuerpo; y b) la velocidad del cuerpo en MATH al momento de llegar a la parte baja del plano inclinado.


Figure

Problema 16

--------------------------

a) MATH entonces

MATH, resolviendo :

MATH y

b) MATH sustituyendo

MATH, resolviendo :

MATH

Problema 17

Un cuerpo inicia el ascenso sobre una superficie inclinada con una velocidad inicial de MATH, tal como se muestra en la figura 2, logrando alcanzar la parte más alta del plano inclinado con una velocidad de MATH. Determine: a) La aceleración en MATH con la cual asciende el cuerpo; y b) el tiempo en segundos que dura el ascenso del cuerpo hasta alcanzar la parte alta del plano inclinado.


Figure

Problema 17

--------------------------

a) $10^{2}+9^{2}=S^{2}$ despejando MATH

entonces MATH,

resolviendo: MATH y

b) MATH, despejando:

MATH

Problema 18

. Una fuerza horizontal de $100\unit{N}$ arrastra horizontalmente un bloque de $8\unit{kg}$ de masa, a lo largo del suelo. Si el coeficiente de fricción cinética entre el bloque y el suelo es de $0.2$. Determine el valor de la aceleración del bloque, en MATH

---------------------------

$\sum F=ma$ entonces

MATH

MATH

separando las componentes,

$x\rightarrow $ MATH y

MATH

de la última ecuación MATH

recordando que MATH

MATH entonces la ecuación

para $x$ se transforma en

MATH,

resolviendo : MATH

Problema 19.

Un peso de $64\unit{lb}$ cuelga del extremo de una cuerda. Si el peso es elevado por medio de la cuerda, determine el valor. de la aceleración en MATH, si la cuerda se encuentra a una tensión de: a) $64\unit{lb}$, b) $96\unit{lb}$. Despreciar la fricción del aire.

---------------------------

MATH entonces

MATH entonces

$T-W=ma$ sustituyendo en esta ecuación

a) MATH, resolviendo :

MATH y

b) MATH, resolviendo :

MATH

Problema 20

Una masa de $5\unit{kg}$ se deja caer verticalmente desde una altura de $125\unit{m}$, llegando al suelo con una velocidad de MATH. Determinar: a) la aceleración del cuerpo en MATH; b) La fuerza resultante sobre el cuerpo, expresado en $\unit{N}$ y c) la magnitud de la fuerza de fricción del aire, expresada en $\unit{N}. $

---------------------------

a) MATH, resolviendo :

MATH

b) MATH

c) usando la segunda ley de Newton

MATH entonces

$W-f=ma$ sustituyendo

MATH,

resolviendo : MATH

Problema 21

Una masa de $6\unit{kg}$ de masa, se lanza verticalmente hacia arriba con una velocidad de MATH, logrando alcanzar una altura máxima de $175\unit{m}$. Determinar: a) la aceleración del cuerpo en MATH; b) La fuerza resultante sobre el cuerpo, expresado en $\unit{N}$ y c) la magnitud de la fuerza de fricción del aire, expresada en $\unit{N}$.

--------------------------

a)$0^{2}$ MATH, resolviendo :

MATH y

b) MATH y

c) MATH,

resolviendo : MATH

Problema 22

Dos masas, $M_{1}=5\unit{kg}$, y $M_{2}=8$ están conectadas por una cuerda que pasa por una polea (sin masa y sin fricción). Tal como se muestra en la figura 3. Determinar: a) la aceleración de las masas, en MATH, y b) la tensión de la cuerda, expresada en $\unit{N}$.


Figure

---------------------------

MATH,

resolviendo :

MATH

Problema 23

Dos masas, $M_{1}=4\unit{kg}$, y $M_{2}=6$ están conectadas por una cuerda que pasa por una polea (sin masa, y sin fricción). La masa $M_{1}$, está sobre un plano horizontal sin fricción. Tal como se muestra en la figura 4. Determinar: a) la aceleración de las masas, en MATH, y b) la tensión de la cuerda, expresada en $\unit{N}$.


Figure

-------------------------------------

MATH,

resolviendo : MATH

Problema 24

Del Problema anterior, si se considera que entre la masa $M_{1}$, y la superficie del plano horizontal existe un coeficiente cinético de fricciòn igual a $0.1$. Determinar: a) la aceleración de las masas, en MATH, y b) la tension de la cuerda, expresada en $\unit{N}$.

MATH

separando componentes $T-f=M_{1}a$ y $\ $

$N-W=0$ entonces

MATH entonces

la fricción será MATH

entonces

MATH,

resolviendo : MATH

Problema 25

Determine la aceleracion en MATH que experimentan cada una de las dos masas que se muestran en la figura 5, si el coeficiente de fricción cinética entre la masa de $7\unit{kg}$ y el plano es de $0.25$.


Figure

-------------------------------

MATH

MATH

separando en componentes

MATH y

MATH de donde

MATH

entonces la fricción es

MATH entonces

MATH,

resolviendo :

MATH

Problema 26

Un estudiante mueve una caja de libros atando una cuerda a la caja y tirando con una fuerza de $90\unit{N}$ con un ángulo de $30^{\circ }$, como se muestra en la figura 6. La caja de libros tiene una masa de $20\unit{kg}$, y el coeficiente de fricción cinética entre el fondo de la caja y el piso es de $0.50$. Determine la aceleración de la caja, expresada en MATH.


Figure

--------------------------------

MATH

MATH entonces

MATH y

MATH

sustituyendo en la última ecuación

MATH

despejando : MATH así la fricción es

MATH ahora usamos estos

datos en la ecuación de las componentes

horizontales

MATH,

resolviendo : MATH

Problema 27

Un bloque de $500\unit{N}$ de peso, desciende sobre un plano inclinado $30^{\circ }$ respecto a la horizontal. El coeficiente de rozamiento cinético entre la superficie inclinada y el bloque es de $0.25$. Determinar: a) La magnitud de la fuerza de fricción en $\unit{N}$; b) la aceleración del bloque en MATH ; c) la fuerza neta sobre el bloque en $\unit{N}$.

---------------------------

a) MATH

MATH entonces

MATH y

MATH sustituyendo en la última

ecuación MATH

entonces MATH

b) ahora usamos la ecuación de las

componentes $y$ entonces

MATH,

despejando : MATH

c) MATH

Problema 28

Si una masa de $2\unit{kg}$, es jalada con una fuerza de $10\unit{N}$, tal como se muestra en la figura 7. Determine la aceleración del bloque en MATH, si: a) no existe fricción entre la masa y la superficie, y b) si el coeficiente de fricción cinética entre la masa y la superficie es de $0.2$.


Figure

---------------------------------

a) $F=ma$ entonces MATH,

resolviendo : MATH y

b) MATH

entonces MATH

entonces la fricción es MATH

ahora sustituyendo en la ecuación de las

componentes $x$ tenemos MATH,

resolviendo : MATH

Problema 29

Una persona en un supermercado empuja un carrito con una fuerza de $35\unit{N}$ que forma un ángulo de $25^{\circ }$ hacia abajo con respecto a la horizontal. Determine el trabajo en joules realizado por la persona al recorrer un pasillo de $50\unit{m}$ de longitud.

-------------------------------------

$W=Fd\cos \theta $ entonces

MATH

Ejercicio No 30

Un bloque de $6\unit{kg}$ inicialmente en reposo, es jalado $3\unit{m}$ hacia la derecha a lo largo de una superficie horizontal sin fricción por una fuerza horizontal constante de $12\unit{N}$, como se muestra en la figura 8. Determine: a) El trabajo realizado por la fuerza de $12\unit{N}$, b) El trabajo en joules realizado por la fuerza normal, c) El trabajo en joules realizado por el peso, d) El trabajo neto en joules realizado sobre el bloque, y e) La velocidad en MATH, del bloque despues de que se ha movido los tres metros.


Figure

-----------------------------

a) MATH

b) MATH

c) MATH

d) MATH

e) $\ F=ma$ entonces MATH

por cinemática MATH,

resolviendo : MATH

Problema 31.

Del Problema anterior, considere que entre el bloque y la superficie existe fricción, con coeficiente cinético igual a $0.15$, y determine: a) El trabajo en joules realizado por la fuerza de fricción, b) El trabajo total en joules realizado sobre el bloque y c) La velocidad en MATH del bloque al final de los tres metros.

--------------------------------

a) Sumando fuerzas en el eje $y$ tenemos

$N-w=0$ entonces

MATH y la fricción

será MATH y el trabajo

será MATH

b) MATH

MATH

c) Sumando fuerzas sobre el eje $x$ tenemos

$F-f=ma$ entonces MATH,

resolviendo : MATH entonces

MATH, resolviendo :

MATH

Problema 32

Con una fuerza horizontal de $150\unit{N}$ se empuja una caja de $40\unit{kg} $ de masa una distancia de $6\unit{m}$ sobre una superficie horizontal rugosa. Si la caja se mueve a velocidad constante, determine: a) El trabajo en joules realizado por la fuerza de $150\unit{N}$, b) el cambio de energía cinética, y c) el coeficiente de fricción cinética.

---------------------------------

a) MATH

b) $\Delta K=0$ porque no hay cambio en la velocidad;

c) $\ $ haciendo suma de fuerzas

MATH entonces

MATH y $F=f$ y dado

que $f=\mu N$ entonces MATH

Problema 33

Una caja de $10\unit{kg}$ de masa se jala hacia arriba de una superficie inclinada a $20^{\circ }$ con la horizontal, con una velocidad inicial de MATH. La fuerza con la que se jala es de $100\unit{N}$ paralela (igual inclinación) a la superficie inclinada. El coeficiente de fricción cinético es de $0.40$ y la caja se jala una distancia de $5\unit{m}$ sobre la supeficie inclinada. Determine: a) El trabajo en joules realizado por la fuerza de gravedad (peso), b) el trabajo en joules realizado por la fuerza de $100\unit{N}$, c) el trabajo en joules realizado por la fuerza de fricción, d) el trabajo total en joules realizado sobre la caja, e) el cambio en joules de la energía cinética de la caja y f) la velocidad en MATH de la caja después de haberla jalado $5\unit{m}$.

-----------------------

a) MATH

MATH

b) MATH

c) MATH

MATH

MATH

MATH, resolviendo : MATH

entonces MATH

MATH

d) retornando a la ecuación para $x$

MATH,

resolviendo : MATH

MATH

MATH

e) MATH

f) MATH,

resolviendo : MATH

Problema 34

Una piedra de $2\unit{kg}$ de masa es lanzada desde el suelo verticalmente hacia arriba con una velocidad inicial de MATH. Despreciando la fricción del aire. Determine: a) el trabajo en joules realizado por el peso, durante el ascenso, b) el trabajo en joules realizado por el peso, durante el descenso, c) la fuerza total o resultante en Newton durante el descenso, d) el trabajo total o neto en joules, durante el ascenso y e) el trabajo total o neto en joules, durante el descenso.

------------------------------

a) MATH

MATH

b) MATH

c) MATH

d) MATH

e) MATH

Ejerciclo No.35

Un cuerpo de $5\unit{kg}$ de masa, se deja caer desde una altura de $125\unit{m}$, y llega al suelo con una velocidad de MATH. Considere la fricción del aire. Determine: a) el trabajo neto en joules realizado sobre el cuerpo, b) el trabajo en joules realizado por la fuerza de fricción del aire, c) la magnitud de la fuerza de fricción en $\unit{N}$, d) la fuerza neta sobre el cuerpo, en $\unit{N}$, e) la aceleración del cuerpo, en MATH y f) la energía cinética del cuerpo en joules, al momento de dejarla caer y al Ilegar al suelo.

__________________

a) MATH

MATH

b) MATH

MATH

MATH

c) MATH,

resolviendo : MATH

d) MATH,

resolviendo : MATH

e) $F_{Neta}=ma$ entonces

MATH,

resolviendo : MATH

f) al salir MATH

al llegar MATH

Problema 36

Una masa de $10\unit{kg}$ se encuentra en reposo a una altura de $10\unit{m}$ del suelo. Desprecie la fricción del aire. Determine: a) La energía potencial en Joules a la altura de $10\unit{m}$, b) La energía cinética en Joules a la altura de $10\unit{m}$ , y c) La energía total en Joules a la altura de $10\unit{m}$.

---------------------

a) $U_{i}=mgh$

MATH

b) $K_{i}=0$

c) MATH

Problema 37

Del Problema anterior, si la masa se deja caer, despreciando la fricción del aire. Determine: a) La energía potencial en Joules a la altura de $5\unit{m}$ desde el suelo, b) La energía cinética en Joules a la altura de $5\unit{m}$ desde el suelo, c) La energía total en Joules a la altura de $5\unit{m}$.

------------------------

a) MATH

b) $\Delta E=W_{NC}=0$ entonces

MATH sustituyendo

MATH,

resolviendo : MATH

c) MATH

Problema 38

Una piedra de $2\unit{kg}$ de masa es lanzada verticalmente, desde el suelo hacia arriba, con velocidad de MATH. Despreciando la fricción del aire. Determine: a) La energía mecánica en Joules al alcanzar la altura máxima, b) La energía cinética en Joules cuando el objeto esta a $100\unit{m}$ de altura, c) La energía potencial en Joules cuando el objeto tiene una velocidad de MATH, d) La energía mecánica en Joules al iniciar el movimiento, e) El trabajo neto o total en Joules durante el ascenso, y f) La fuerza neta o total en N sobre el cuerpo durante el ascenso.

--------------------------

a) $\Delta E=W_{NC}=0$ entonces

$E=$ MATH

b) MATH,

reolviendo : MATH

c) MATH,

resolviendo : MATH

d) $E=4900\unit{J}$

e) MATH entonces

MATH

f) MATH

Problema 39

Un niño y un trineo tienen una masa total de $50\unit{kg}$, se deslizan cuesta abajo por una colina sin fricción. Si el trineo parte del reposo y tiene una rapidez de MATH al pie de la pendiente, ¿Cuál es la altura en m de la colina?

---------------------

MATH,

resolviendo : MATH

Problema 40

Un niña de $20\unit{kg}$ de masa hace un recorrido por un tobogan de agua con curvas irregulares y cuya altura es de $6\unit{m}$, tal como se muestra en la figura 9. La niña parte del reposo en la parte alta del tobogan. Determine la rapidez en MATH de la niña al pie del tobogan, suponiendo qua no existe fricción en la superficie del tobogan.


Figure

--------------------------

MATH,

resolviendo : MATH

Problema 41

Una caja de $20\unit{lb}$ de peso se desliza a partir del reposo desde lo alto de una colina de $128\unit{ft}$ de altura. La pendiente de la colina forma un ángulo de $37^{\circ }$ con la horizontal y tiene un coeficiente de fricción cinética de $0.1$ con la caja . Determine : a) La energía potencial en Joules de la caja en lo alto de la colina, b) La energía cinética en Joules de la caja en la parte baja de la colina.

--------------------------------

a) MATH

b) depende de la trayectoria asumida

vamos a suponer que es como un plano

inclinado y va directo hacia abajo

MATH donde $d$ es la la distancia

recorrida sobre la pendiente

resolviendo : MATH

Sumando componentes en el eje

perpendicular al plano

MATH,

entonces : MATH

y MATH

MATH

MATH,

resolviendo : MATH

Problema 42

Un paracaidista de $50\unit{kg}$ de masa salta de un globo a una altura de $1000\unit{m}$ y Ilega al suelo con una rapidez de MATH Determine, cuanta energía en Joules perdió por la fricción del aire durante este salto.

---------------------

MATH

MATH

Problema 43

Un bloque de $5\unit{kg}$ se pone en movimiento ascendente en un plano inclinado con una rapidez inicial de MATH, tal como se muestra en la figura 10. El bloque se detiene despues de recorrer $3\unit{m}$ a lo largo del plano, el cual esta inclinado a un angulo de $30^{\circ }$ con la horizontal. Determine: a) El cambio en la energia cinetica del bloque, en Joules, b) El cambio de la energia potencial en Joules c) La fuerza de friccion en $\unit{N}$ ejercida sobre el bloque y d) El coeficiente de friccion cinetica.


Figure

---------------------

a) MATH

b) MATH, resolviendo : MATH

entonces MATH

MATH

c) MATH

MATH,

resolviendo : MATH

MATH,

resolviendo : MATH

d) MATH

MATH

MATH

Ejerciclo No 44

Un bloque de $3\unit{kg}$ empieza a moverse a una altura $h=60\unit{cm}$ sobre un plano inclinado sin fricción, que forma un ángulo de $30^{\circ }$ con la horizontal, como se puede ver en la figura 11. Después de alcanzar la parte inferior del plano, el bloque se desliza por una superficie horizontal con fricción. El coeficiente de fricción en la superficie horizontal es $\mu =0.20$. Determine a que distancia en $\unit{m}$ se desliza el bloque sobre la superficie horizontal antes de detenerse.


Figure

--------------------------

a) MATH

MATH,

resolviendo : MATH

ahora sobre la horizontal

MATH

MATH

MATH

entonces MATH

MATH, entonces MATH

MATH,

resolviendo : MATH

Problema 45

Una masa de $40\unit{kg}$ es elevada a una altura de $20\unit{m}$. Si lo anterior se realiza en $3$ segundos. Determine, el valor de la potencia media desarrollada, expresada en $\unit{kW}$.

--------------------------

MATH

transformando MATH

Problema 46

Un hombre de $200\unit{lb}$ de peso sube una pendiente de $800\unit{ft}$ de altura en $7\unit{h}$. Determine, la potencia media desarrollada en MATH.

-----------------------------------

MATH

transformando MATH

Problema 47

Un paciente de $50\unit{kg}$ de masa consume MATH durante un día. Determinar la velocidad metabólica media expresada en $\unit{W}$.

------------------------

MATH

Problema 48

Suponiendo que los músculos tienen un rendimiento del $22\%$ para convertir energía en trabajo. Determinar, cuanta energía consume una persona de $80\unit{kg}$ al escalar una distancia vertical de $15\unit{m} $, exprese su respuesta en $\unit{J}$.

--------------------------

MATH

MATH entonces MATH de donde

MATH, resolviendo : MATH

Problema 49

Un corredor consume oxígeno a razón de MATH ($\unit{mn}$=minuto). Calcular su velocidad metabólica sabiendo que por cada litro de oxígeno consumido se libera MATH de energía.

---------------------------

MATH

Problema 50

La velocidad metabólica basal (VMB) se define como la velocidad metabólica de una persona en reposo absoluto dividido por el área de su cuerpo. Determine, la VMB de una persona de área corporal de $2.2\unit{m}^{2}$ que consume $0.30\unit{l}$ de oxígeno por minuto. Exprese su respuesta en MATH.

------------------------------

MATH

Problema 51

El ser humano durante el sueño, tiene en promedio una velocidad metabólica de $75\unit{W}$. Determinar la velocidad de consumo de oxígeno en MATH.

---------------------

MATH,

resolviendo : MATH

Problema 52

Una persona de $75\unit{kg}$ de masa logra escalar un montículo de $30\unit{m}$ de altura en $45\unit{s}$, sabiendo que el rendimiento del músculo es de $0.25\;(25\%)$. Determinar, la velocidad total de la utilización de la energía, Expresarla en $\unit{W}.$

--------------------------

MATH entonces

MATH


Primera parte
10
20
30
40
Segunda parte
10
20
30
40
50
Tercera parte
10
20
30
40
50
Cuarta parte
10
20
30
40
50
60

Tercera parte

Problema 1

Se sumerge en agua un cubo de $10\unit{cm}$ de lado. Al tomar en cuenta el peso del agua , la mayor presión actúa en:

a) Los lados del cubo.

b) El fondo del cubo

c) La parte superior del cubo.

d) La presión es igual en los seis lados del cubo.

---------------------------

b) el fondo del cubo , dado que el área es igual para todos los lados y la presión es mayor a mayor profundidad.

Problema 2

Un émbolo ejerce una fuerza de $200\unit{N}$ sobre una muestra de gas en un cilindro de $8\unit{cm}$ de diámetro. Determine: a) La presión en kilopascales ejercida sobre el gas, y b) ¿Cuál es la presión anterior expresada en mmHg?

---------------------------

a) MATH

MATH

b) $mmHg=\unit{torr}$, transformando : MATH

Problema 3

La presión de un neumatico de automóvil es de MATH. Si la rueda soporta $1000\unit{lb}$, determine cuál es el área del neumático que esta en contacto con el piso, exprese su respuesta en $\unit{in}^{2}$.

--------------------------------

$p=\frac{F}{A}$ entonces MATH,

resolviendo : MATH,

transformando : MATH

Problema 4

Un cubo de $15\unit{kg}$ de masa al apoyarse sobre una superficie ejerce una presión de $2400\unit{Pa}$. Determine: a) El peso del cubo en $\unit{N}$, b) El área de contacto entre el cubo y la superficie en $\unit{m}^{2}$.

---------------------------

a) MATH

b) MATH,

resolviendo : MATH

Problema 5

El émbolo 1 de la figura 1, tiene un diámetro de $0.25\unit{in}$, el pistón 2 tiene un diámetro de $1.5\unit{in}$. En ausencia de fricción, Determine el valor de la fuerza $F$ en $\unit{lb}$ que se necesita para sostener el peso de $500\unit{lb}$.


Figure

---------------------------

Usando la ley de pascal MATH

entonces MATH,

resolviendo : MATH

y la suma de torques alrededor del punto O

tenemos MATH,

resolviendo : MATH

Problema 6

El émbolo de una jeringa hipodérmica es de sección circular de radio igual a $1\unit{cm}$. Si se aplica una fuerza de $5\unit{N}$ sobre el émbolo. Determine: a) La presión en pascales ejercida sobre el fluido contenido en la jeringa, b) La fuerza ejercida por el fluido en $\unit{N}$, al momento de salir por la aguja, si la aguja tiene un radio de $0.5\unit{mm}$ mm, y c) La fuerza minima en $\unit{N}$ a aplicar sobre el embolo para inyectar el fluido en una vena donde la presión sanguínea es de $10\unit{torr}$.

--------------------

a) MATH

b) MATH sustituyendo

MATH,

resolviendo : MATH

c)MATH,

resolviendo : MATH

Problema 7

Un recipiente de base cuadrada de MATH tiene una altura de $10\unit{cm}$, se encuentra completamente lleno de sangre. Si la masa de la sangre es de $262.5\unit{g}$. Determine: a) La presión en MATH (Dina=$\unit{dyn}$) ejercida por la sangre sobre la base del recipiente, b) El volumen de sangre contenido en el recipiente en $\unit{cm}^{3}$, y c) La densidad de la sangre en MATH.

------------------------

a) MATH,

resolviendo : MATH

b) MATH

c) MATH

Problema 8

El radio de la aorta de una persona adulta es de $9\unit{mm}$ . Determine que fuerza en $\unit{N}$ ejercera el corazón para poder elevar la, sangre una altura de $20\unit{cm}$. Considere que la densidad de la sangre es de MATH.

------------------

MATH

MATH y $p=\frac{F}{A}$ entonces

MATH,

resolviendo : MATH

Problema 9

Dos objetos macizos, uno de aluminio y el otro de plomo, aparentemente tienen igual peso, cuando están sumergidos en agua. indicar la afirmación correcta:

a) La masa del objeto de plomo es mayor que la del objeto de aluminio.

b) El objeto de aluminio es de mayor masa que el de plomo.

c) Ambos objetos tienen igual masa.

d) La respuesta depende de la forma de los objetos.

------------------------------

b) $W_{A}=mg-\rho gV$

MATH,

despejando : MATH

dado que el plomo es mas denso que el aluminio entonces tendrá un volumen menor que el del alumnio entonces MATH es negativo

Problema 10

Una persona se encuentra buceando en el mar a una profundidad de $25\unit{m}$. La densidad del agua de mar se considera aproximadamente de MATH. Determine la presión absoluta a la que se encuentra la persona, exprese su respuesta en $\unit{torr}$.

------------------

MATH

MATH

MATH

MATH

MATH

Problema 11

Determine la presión de una columna de mercurio de $60\unit{cm}$ de altura. a) En $k\unit{Pa}$, b) exprese su respuesta en MATH, y c) exprese su respuesta en atmósferas. Considere la densidad del mercurio de MATH.

------------------------

a) MATH

MATH

b) MATH

c) MATH

Problema 12

Dos liquidos agua y aceite que no se mezclan se colocan en un tubo de vidrio en forma de U como el que se muestra en Ia figura 2. Determine la densidad del aceite en MATH, si el agua se encuentra a $h_{2}=19\unit{cm}$ y el aceite se encuentra a $h_{1}=24\unit{cm}$. Considere que la densidad del agua es de MATH.


Figure

MATH entonces

MATH

Problema 13

Una niña tiene su cerebro $30\unit{cm}$ arriba del corazón, al momento de salir la sangre del corazón sale a una presión de $120\unit{torr}$. Determine la presión manométrica de la sangre en el cerebro. Considere que la densidad de la sangre es de MATH.

---------------------------

MATH

MATH

MATH

Problema 14

Un órgano humano de masa igual a $2000\unit{g}$, de volumen igual a $800\unit{cm}^{3}$, se sumerge totalmente en un recipiente que contiene agua. El órgano es sostenido por una cuerda que conecta a una balanza (pesa) de resorte. Determine el valor del peso aparente (lectura de la balanza) del órgano expresado en Newton.

----------------------------

$W_{A}=mg-\rho gV$ entonces

MATH

MATH

Problema 15

Un bloque de hielo de $750\unit{cm}^{3}$, flota en equilibrio sobre un liquido cuya densidad es de MATH. Si la densidad del hielo es de MATH. Determine: a) La fracción de hielo sumergida, b) El volumen no sumergido en $\unit{cm}^{3}$ , y c) El valor en Newton de la fuerza de Empuje.

---------------------------

a) MATH sustituyendo valores

MATH,

resolviendo : MATH

de donde MATH

b) MATH

c) MATH

MATH

Problema 16

Un órgano humano de $192\unit{g}$, con densidad igual a MATH, flota en equilibrio sobre alcohol etilico, quedando el $40\%$ de su volumen sumergido. Considere como información adicional que una masa de $64\unit{g}$ de alcohol ocupan un volumen de $80\unit{cm}^{3}$. Determine: a) La densidad del alcohol en MATH, b) E) volumen del órgano humano en $\unit{cm}^{3}$, c) El valor del volumen sumergido del órgano en $\unit{cm}^{3}$, y d) El valor en Dinas de la fuerza de Empuje.

---------------------------------

a) MATH

b) MATH

c) MATH

d) MATH

MATH

Problema 17

Determine la diferencia de presión media en $\unit{atm}$ de la sangre entre la cabeza y los pies para una persona de $1.60\unit{m}$ de altura. Considere la densidad de la sangre de MATH.

------------------------------------

MATH

MATH

Problema 18

Una bolsa de plástico plegable contiene una solución glucosa tal como se muestra en la figura 3. Si la presión manométrica media de la arteria es de MATH, Determine Ia altura minima en $\unit{m}(h)$ de la bolsa para inyectar glucosa en la arteria. Suponga que la densidad de la solución glucosa es de MATH.


Figure

--------------------------

$p=\rho gh$ entonces

MATH,

resolviendo : MATH

Problema 19

Un muestra de materia desconocido pesa $300\unit{N}$ en el aire y $200\unit{N}$ cuando esta inmerso en alcohol cuya densidad es MATH. Determine: a) El volumen en $\unit{m}^{3}$ del material y b) la densidad enMATH del material.

---------------------------

a) MATH entonces

MATH,

resolviendo : MATH

b) MATH

MATH

Problema 20

Un tubo en U abierto en ambos extremos se llena parcialmente de agua, ver figura 4. Después, se vierte aceite de densidad igual a MATH en la rama derecha, llegando a formar una columna de aceite de altura igual a $5\unit{cm}$. Determine la diferencia de altura $(\Delta h)$ entre las dos superficies liquidas.


Figure

------------------------------

MATH,

resolviendo : MATH

entonces MATH

Problema 21

Através del tubo que se ve en la figura 5 fluye agua en la dirección indicada. Determine cual de las siguientes afirmacianes es correcta:

a) La presión es menor en B que en A,

b) La presión en B es igual a la de A,

c) La presión en B es mayor que la de A,

d) La presión en B no tiene relación con la de A.


Figure

------------------------------

MATH

y MATH

de la gráfica $A_{A}>A_{B}$

entonces $v_{B}>v_{A}$ y de alli

$p_{A}>p_{B}\,\ $es decir a)

Problema 22

Por una manguera de $1\unit{in}$ de diámetro fluye gasolina con una velocidad promedio de MATH. Determine:

a) El caudal o flujo volumétrico de la gasolina en MATH,

b) La cantidad de minutos que son necesarios para llenar un recipiente de 20 galones.

Considere que MATH.

--------------------------------

a) MATH

MATH

b) $V=Qt$ entonces

MATH,

resolviendo : MATH

Problema 23

Por un tubo de $6\unit{cm}$ de diámetro fluye agua a MATH, al conectarlo a otro tubo de $3\unit{cm}$ de diámetro. Determine:

a) La velocidad en MATH del agua en el tubo pequeño, y

b) indique si el gasto volumétrico o caudal es mayor en el tubo pequeño.

---------------------------

a) MATH entonces

MATH,

resolviendo : MATH

b) el flujo es igual

Problema 24

Un recipiente contiene agua y en un punto $6$ metros abajo de la superficie de agua presenta un orificio. Determine la velocidad de salida en MATHdel agua por el orificio si el área del orificio es de $1.3\unit{cm}^{2}$.

---------------------------

MATH

MATH, resolviendo :

MATH

MATH

Problema 25

Un tubo horizontal de $120\unit{mm}$ de diámetro tiene una parte estrecha (reducción de diámetro) de $40\unit{mm}$ de diámetro. La velocidad del agua en el tubo en la parte ancha es de MATH y la presión de $150K\unit{Pa}$. Determine:

a) La velocidad del agua en MATH en la parte estrecha, y

b) La presión en $K\unit{Pa}$ en la parte estrecha.

---------------------------------

a) MATH

MATH,

resolviendo : MATH

b) MATH

MATH

MATH

resolviendo: MATH

Problema 26

El diámetro interno aproximado de la aorta as de $0.50\unit{cm}$, el de un capilar es de $10\mu \unit{m}$. La rapidez media de la sangre en la aorta es de MATH y de MATH en los capilares. Si toda la sangre de la aorta fluye finalmente en los capilares, estime el número de capilares que hay en el sistema circulatorio.

--------------------------

MATH

MATH,

resolviendo : MATH

Problema 27

Cuando una persona inhala, el aire baja por el bronquio (la tráquea) a MATH. La velocidad media del aire se duplica al pasar por el estrechamiento del bronquio. Suponiendo que el flujo es incompresible (densidad constante), determine la caída de presión en pascales en el estrechamiento.

---------------------------

MATH

MATH

MATH

Problema 28

En un tubo de $6\unit{cm}$ de diámetro fluye agua y el tubo tiene un estrangulamiento (estrechamiento) local de $5\unit{cm}$ de diámetro. Si la diferencia de presiones entre las dos partes del tubo es de $150\unit{Pa}$ . Determine:

a) El flujo o gasto volumétrico del agua enMATH, y

b) El tiempo en segundos en que se llenará con este tubo un recipiente de $50\unit{l}$ de volúmen.

------------------------

MATH

MATH

$\allowbreak $a) MATH

MATH,

b) $V=Qt$ sustituyendo

MATH,

resolviendo : MATH

Problema 29

Un venturímetro tiene una sección transversal de $40\unit{cm}^{2}$ en su entrada y salida, y una sección transversal de $25\unit{cm}^{2}$ en su garganta (reducción de diámetro en su parte central). La velocidad en la garganta es MATH Determine:

a) El flujo o gasto volumétrico de agua en MATH en el instrumento, y

b) La diferencia o cambio de presión en pascales entre la entrada y la garganta (parte estrecha central) del instrumento.

------------------------------

a) MATH

MATH

b) MATH,

resolviendo : MATH

Problema 30

La rapidez de la sangre en la aorta es de MATH y este vaso tiene un radio de $1\unit{cm}$. Determine:

a) El flujo volumétrico de la sangre en esta aorta en MATH, y

b) Si los capilares tienen un área de sección transversal de $3000\unit{cm}^{2}$, establezca cual es la rapidez en MATH de la sangre en ellos.

-----------------------------

a) MATH

MATH

b) MATH,

resolviendo : MATH

Problema 31

Si la densidad $\rho $, la velocidad $v$, la longitud $L$, y la viscosidad $\eta $ se expresan en unidades del sistema ingles, el número de Reynolds seria:

a) mayor que si se usaran unidades SI

b) el mismo que si se emplearan unidades SI

c) menor que si se utilizaran unidades SI

d) no es un parámetro significativo

---------------------------------------

El número de Reynolds es adimensional eso significa que no importa el sistema usado, entonces la respuesta es b)

Problema 32

La velocidad de la sangre en el centro de un capilar es de MATH, la longitud y el radio del capilar son de $0.095\unit{cm}$ y MATH respectivamente: Considere que la viscosidad de la sangre es de MATH, Determine:

a) La resistencia al flujo sanguíneo en MATH,

b) La caída de presión en el capilar expresada en $\unit{torr}$,

c) El flujo volumétrico expresado en MATH, y

d) La Fuerza Viscosa expresada en $\unit{dyn}$.

------------------------------

a) MATH

MATH

MATH

b) $\Delta p=RQ=RAv$

MATH

MATH

c) MATH

MATH

d) MATH

MATH

MATH

Ejercicio No 33

Por un conducto de $25\unit{cm}$ de longitud y $2.5\unit{cm}$ de radio, fluye suero, siendo la viscosidad del suero de $0.02P$ (poises). Si Ia Fuerza Viscosa es de $0.01256\unit{N}$, Determine:

a) La velocidad media del suero en $\unit{m}/\unit{s}$,

b) El caudal o flujo volumétrico en MATH.

-----------------------------

a) MATH,

resolviendo : MATH entonces

MATH

b) MATH

MATH

Problema 34

A un paciente se le administra transfusión de sangre por medio de una aguja hipodérmica insertada en una de sus venas. El diámetro interior de la aguja es de $0.65\unit{mm}$, la longitud de la aguja es de $3\unit{cm}$ y la presión venosa del paciente es de $20\unit{torr}$. Determine la diferencia de altura en $\unit{cm}$, entre la aguja y la bolsa de sangre para poder lograr que la transfusión se lleve a cabo a razón de MATH.

------------------------------------

$Q=vA$ sustituyendo

MATH,

resolviendo : MATH

MATH

MATH

MATH

MATH

MATH, Solution is : MATH,

resolviendo : MATH

Problema 35

La arteria pulmonar, que conecta al corazón con los pulmones tiene un radio interno de $2.6\unit{mm}$ y una longitud de $8.4\unit{cm}$. Si la caída de presión entre el corazón y los pulmones es de $400\unit{Pa}$. Determine la velocidad media en MATH de la sangre en la arteria pulmonar.

------------------------------------

MATH,

entonces : MATH

MATH

Problema 36

Determine el diámetro en $\unit{mm}$ de la aguja que se debe utilizar para inyectar un volúmen de $500\unit{cm}^{3}$ de una solución a un paciente en $30\unit{mn}$. Considere que la longitud de la aguja es de $2.5\unit{cm}$ y que la solución está $1\unit{m}$ por encima del punto de inyección, asi mismo suponga que la viscosidad y la densidad de la solución son las del agua pura y que la presión en el interior de la vena es la atmosférica. La viscosidad del agua a $20^{\circ }$ es MATH

-----------------------------------

MATH

MATH

MATH MATH

MATH entonces

MATH,

de donde : MATH

dado que MATH entonces

MATH,

resolviendo MATH

MATH

Problema 37

En una persona hipertensa la resistencia al flujo es de MATH El flujo volumétrico que sale de la aorta es de MATH. Determine la caída de presión en $\unit{torr}$ desde la aorta hasta los capilares.

--------------------------------

MATH sustituyendo

MATH,

resolviendo : MATH

Problema 38

La aorta ascendiente tiene un diámetro de $18\unit{mm}$, mientras que la velocidad sistólica medía de la sangre es de MATH. La viscosidad de la sangre es de MATH, y su densidad es de MATH, determine

a) El valor del número de Reynolds, y

b) El tipo de flujo que presenta la sangre.

-------------------------------------------

a) MATH sustituyendo

MATH

b) entonces el flujo es turbulento

Problema 39

Un corazón artificial impulsa sangre a una velocidad media de MATH através de la aorta. El radio interno de la aorta es de $10\unit{mm}$. La presión sanguínea media de la sangre al salir del corazón es de $100\unit{torr}$. Determine:

a) El flujo volumétrico de la sangre en MATH, y

b) La potencia del corazón artificial en $\unit{W}$.

------------------------------------------

a) MATH

MATH

b) MATH

Ejercicio 40

Durante la micción la orina fluye desde la vejiga hacia el exterior a través de la uretra. La presión manométrica en la vejiga es de $40\unit{torr}$. Si el flujo volumétrico durante la micción es de MATH, la viscosidad de la orina es de MATH siendo la longitud de la uretra femenina de $4\unit{cm}$. Determine

a) La resistencia al flujo en MATH, y

b) El radio de la uretra en mm.

------------------------------------

MATH

MATH

MATH

MATH,

resolviendo : MATH

Ejercicio 41

Una burbuja de jabón, tiene dos superficies, tiene $2\unit{cm}$. de radio y se formó a partir de un liquido cuya tensión superficial es MATH. Calcular la diferencia de presión entre el interior y el exterior de la burbuja. (Presión manométrica intema)

------------------------------------

MATH

Ejercicio 42

En un recién nacido la tensión superficial del fluido tisular es MATH. Para un alveolo que se hincha hasta un radio de $0.08\unit{mm}$ la presión manométrica exterior (cavidad pleural) es $-4\unit{torr}$. El alveolo hinchado se considera como una burbuja de una superficie. CALCULAR:

a) La diferencia de presión en la burbuja,

b) La Presión manométrica interna.

---------------------------------

a) MATH

MATH

MATH

b) MATH

MATH,

entonces : MATH

Ejercicio 43

Un capilar de $0.4\unit{mm}$ de radio contiene sangre cuya densidad es MATH y su tensión superficial MATH. Si el ángulo de contacto es cero, calcular la altura que asciende el liquido en el capilar.

---------------------------------

MATH

MATH

Ejercicio 44

El agua a $20^{\circ }$ asciende $5.0\unit{cm}$. en un capilar de $0.296\unit{mm}$ de radio, siendo la densidad del agua de MATH. Calcular la tensión superficial del liquido. El ángulo de contacto es nulo.

MATH,

resolviendo : MATH

Ejercicio 45

En un proceso osmótico, en una región se tiene $0.5\unit{l}$. De solución proteínica con concentración de MATH. Separada por una membrana permeable al soluto, en otra región se tiene $1\unit{l}$, de la misma solución proteínica con una concentración de $2.5\times 10^{-7}$ MATH. CALCULAR:

a) Los moles de soluto disuelto en cada región.

b) La concentración del soluto en equilibrio.

c) Determinar la presión osmótica de equilibrio a $37^{\circ }$

------------------------------

a) $C=\frac{n}{V}$ entonces

MATH,

resolviendo : MATH

MATH,

resolviendo : MATH

b) MATH

MATH

c) $P_{os}=CTR$

MATH

MATH

Ejercicio 46

En el plasma sanguíneo se encuentran disueltos tres grupos proteínicos (albúmica, globulina y fibrinógeno). En este caso, por tratarse de varios solutos en un mismo solvente, la concentración se expresa como ósmolalidad. (MATH $=1\unit{mol}$ de moléculas e iones no difusible por litro). Así, en una muestra de plasma sanguíneo a $37^{\circ }$, la presión osmótica es de $20\unit{torr}$. Determinar la ósmolalidad de los grupos proteínicos.

--------------------------

MATH

resolviendo MATH

Ejercicio 47

Los riñones separan de la sangre $180\unit{l}$ de fluido por dia (99% de este fluido retorna a la sangre y 1 % se elimina por la orina). La separación del fluido se da por ósmosis inversa a una presión osmótica de $28\unit{torr}$. Determinar el trabajo realizado por los pobres riñones al día, para filtrar el fluido de la sangre.

---------------------------------

$W=PV$ entonces

$W=$ MATH

$=$ MATH


Primera parte
10
20
30
40
Segunda parte
10
20
30
40
50
Tercera parte
10
20
30
40
50
Cuarta parte
10
20
30
40
50
60

Cuarta parte

Problema 1

Un gas ideal pasa por un proceso que tiene el efecto de aumentar al doble tanto su temperatura como su presión. Indique cual afirmación es correcta:

a)El volumen final es igual al inicial

b)El volumen final es el doble del inicial

c)El volumen final es cuatro veces el inicial

d)El volumen final es la cuarta parte del volumen inicial

-----------------------------------------------

a) MATH entonces MATH se concluye a)

Problema 2

Un gas ideal ocupa un volumen de $100\unit{cm}^{3}$ a una temperatura de $20\unit{\U{2103}}$ y a una presión de $100\unit{Pa}$. Determine el número de moles que hay en el recipiente.

---------------------------------

MATH

MATH,

resolviendo MATH

Problema 3

Una llanta se infla a una presión manométrica de $2\unit{atm}$. Cuando se conduce un automóvil, la temperatura de la llanta aumenta desde el valor inicial de $10\unit{\U{2103}}$ hasta $50\unit{\U{2103}}$, y al mismo tiempo el volumen de la llanta se incrementa en un 10%. Determine el valor de la presión manométrica en atmósferas de la llanta a la temperatura más alta.

---------------------------------------

MATH entonces

MATH,

resolviendo :

MATH

Problema 4

En un volumen de $600\unit{cm}^{3}$ se depositan 69 gramos de Nitrógeno a una temperatura de $12\unit{\U{2103}}$. Luego se calienta a presión constante hasta alcanzar una temperatura final de $96\unit{\U{2103}}$. Determine el volumen final que ocupara el nitrógeno, expresado en $\unit{cm}^{3}$.

---------------------------------------

MATH entonces

MATH,

resolviendo : MATH

MATH

Problema 5

Un recipiente de $10\unit{l}$ contiene oxígeno gaseoso a una presión manométrica de $6\unit{atm}$ y $300\unit{K}$. Determine el número de moles de $O_{2}$ que existen dentro del recipiente.

------------------------------

MATH

MATH,

resolviendo : MATH

Problema 6

Se tienen 58 litros de $O_{2}$ a una temperatura de $37\unit{\U{2103}}$ y a una presión absoluta de $836\unit{torr}$. Luego se enfría isobáricamente hasta lograr que el volumen se reduzca a 54.82 litros. Determinar:

a) La temperatura final del oxígeno, y

b) El porcentaje de variación del volumen.

---------------------------------

a) MATH entonces

MATH,

resolviendo : $T=20\unit{K}$

b) MATH

Problema 7

Un cilindro con un émbolo móvil contiene gas a una temperatura de $27\unit{\U{2103}}$, un volumen de $1.50\unit{m}^{3}$ y una presión absoluta de MATH. Determine la temperatura final en grados Celsius si el gas se comprime a $0.70\unit{m}^{3}$ y la presión absoluta aumenta a MATH.

-----------------------------

MATH entonces MATH,

resolviendo : MATH

Problema 8 change

Se tiene una mezcla de gases formada por 2 moles de $O_{2}$, 1 mol de $H_{2}$ , 3 moles $N_{2}$ y 2 moles de bióxido de carbono a $-7\unit{\U{2103}}$ y $1.2\unit{atm}$. Determine:

a) La presión parcial de oxígeno en atmósferas,

b) el volumen el litros de la mezcla de gases, y

c) Si la mezcla se comprime isotérmicamente hasta alcanzar un volumen de 87.24 litros, ¿cuál es el valor de la presión final en atmósferas?

------------------------------

a) MATH

b) MATH entonces

MATH

resolviendo : MATH

c) MATH entonces

MATH,

resoviendo:

MATH

Problema 9

De acuerdo a los principios de la respiración subacuática, para que un buzo respire normalmente el aire suministrado, debe estar a una presión manométrica igual a la presión hidrostática del agua que lo rodea. Para un buzo que esta a $40\unit{m}$ de profundidad. Considere el valor de la densidad del agua de mar de MATH. Determine:

a) la presión absoluta de $\unit{torr}$ del aire que debe respirar el buzo y

b) la presión parcial del $N_{2}$ en atmósferas, si esta forma el 60% del aire que espira el buzo.

------------------------------

a) MATH

MATH

MATH

b) MATH

MATH

Problema 10

El calor especifico del agua es MATH Si se tienen $125\unit{kg}$. de agua a $25\unit{\U{2103}}$ y se le suministran MATH de calor. CALCULAR:

a) El incremento de temperatura y

b) la temperatura final.

---------------------------------

a) MATH entonces MATH,

resolviendo : MATH

b) MATH,

resolviendo : MATH

Problema 11

A $350\unit{g}$ de plomo se le suministran $210.25$ calorías para elevar su temperatura de $0$ a $20\unit{\U{2103}}$. CALCULAR:

a) El calor suministrado en $\unit{J}$ y

b) El calor específico del plomo.

---------------------------------

a) MATH

b) MATH,

resolviendo : MATH

Problema 12

Una tetera de aluminio de $400\unit{g}$ contiene $2\unit{l}$ de agua a $20\unit{\U{2103}}$. El calor especifico del aluminio es MATH y el del agua MATH. Determinar la cantidad de calor que se requiere para elevar la temperatura del agua y la tetera hasta $100\unit{\U{2103}}$. Densidad del agua es MATH.

-----------------------------------------------

MATH

MATH

MATH

MATH

MATH

MATH

Problema 13

La evaporación de $50\unit{g}$ de cloroformo de la vasija interior de un calorímetro hace bajar la temperatura de los $1.6\unit{kg}$. de agua que rodea la vasija en $1.9\unit{\U{2103}}$.

CALCULAR:

a)El calor perdido por el agua

b)El calor de vaporización del cloroformo asumiendo que éste no sufrió cambio de temperatura

------------------------------------------------

a) MATH

b) MATH,

resolviendo : MATH

Problema 14

Una botella de vidrio Pyrex de 1 litro de capacidad, tiene una masa desconocida luego se le agrega $0.5\unit{l}$, de agua a $20\unit{\U{2103}}$, que es la temperatura ambiente. Luego se calientan agua y botella hasta una temperatura de $50\unit{\U{2103}}$, suministrando un total de $16000\unit{cal}$, siendo el calor especifico de MATH para el vidrio y MATH para el agua. CALCULAR:

a)El calor absorbido por el agua. (15 Kcal)

b)El calor absorbido pon el recipiente. (1 Kcal)

c)La masa de la botella (208.3 gramos)

------------------------------------

a) MATH

b) MATH

c) MATH

resolviendo : MATH

Problema 15

Un recipiente aislado contiene $0.8\unit{l}$ de agua a $20\unit{\U{2103}}$. Luego se le agrega cierta cantidad de hielo. Al alcanzar el equilibrio la temperatura es de $8\unit{\U{2103}}$; el hielo inicialmente esta a $0\unit{\U{2103}}$, y su calor de fusión es de MATHl. Un $1\unit{mol}$ de agua tiene $18\unit{g}$. El calor específico del hielo supongalo igual al del agua. CALCULAR:

a)El calor perdido por el agua.

b)La masa de hielo agregada.

c)El calor utilizado en la fusión del hielo.

d)El calor utilizado para calentar el hielo fundido de $0$ a $8\unit{\U{2103}}$.

-----------------------------------------

a) MATH

b) MATH

resolviendo : MATH

c) MATH

d) MATH

Problema 16

Un paciente posee una espalda aproximadamente rectangular, con las siguientes dimensiones: $42\unit{cm}$ por $45\unit{cm}$ El grosor de la piel y el tejido graso es de $6\unit{mm},$ la conductividad termica de ambos tejidos en conjunto es de MATH. Calcular la velocidad del flujo de calor por conducción a través de la espalda del paciente, la temperatura interna del paciente es $37\unit{\U{2103}}$ y la temperatura ambiente es $25\unit{\U{2103}}$. (56.5 Watt).

--------------------------------

MATH

Problema 17

Una persona desnuda permanece sentada en una habitación. La temperatura de la piel es de $30\unit{\U{2103}}$ y la habitación se encuentra a $22\unit{\U{2103}}$. El área de la superficie total del cuerpo es de $2.1\unit{m}^{2}$. Calcular la velocidad neta de pérdida de calor por radiación del cuero de dicha persona. Siendo la emisividad de la piel humana de $0.97$ y la constante de Stefan Boltzmann cn un valor de MATH

------------------------------------------

MATH

MATH

$=$ MATH

Problema 18

Una estudiante de medicina de $121\unit{lb}$ durante un ejercicio de acondicionamiento fisico que dura 30 minutos aumenta su velocidad metaborica a $400\unit{W}$ y su cuerpo pierde calor a una velocidad de $350\unit{W}$. El calor especifico del cuerpo es de MATH. Calcular:

Recordar que MATH

a)Velocidad neta de ganancia de energia.

b)La cantidad de calor absorbido por el cuerpo.

c)El incremento de temperatura del cuerpo.

-----------------------------------------------

a) MATH

b) MATH

c) MATH,

resolviendo : MATH

Problema 19

Un mol de $O^{2}$ se calienta a presión constante de $1\unit{atm}$. Desde $10\unit{\U{2103}}$ a $25\unit{\U{2103}}$. El calor especifico de $O^{2}$ es MATH. CALCULAR:

a) Cantidad de calor absorbido por el gas

b) La variación del volumen que experimenta el gas.

c) Trabajo realizado por el gas durante la expansion.

d) La variación de energia del sistema

-------------------------------------

a) MATH

b) MATH

MATH

MATH

c) MATH

d) MATH

MATH

Problema 20

Una muestra de aire absorbe $1.076K\unit{cal}$ de calor y se expande isobáricamente de 7 a 14 litros. En consecuencia la energía interna se incrementa en $3000\unit{J}$. Durante el proceso: CALCULAR:

a) El trabajo realizado por el gas

b) La presion manometrica del gas

-----------------------------------------

a) MATH,

entonces : MATH

b) MATH,

resolviendo : MATH

transformando MATH

MATH

Problema 21

El rango sónico para el oído humano esta comprendido entre 20 y 20,000 $\unit{Hz}$ siendo la velocidad del sonido en el aire de MATH CALCULAR:

a)El período correspondiente a cada frecuencia límite.

b)La longitud de onda para cada frecuencia límite.

--------------------------------------------

a) MATH

MATH

b) MATH

MATH

Problema 22

El módulo de compresión volumétrica del mercurio es MATH y su densidad a 0 ºC es MATH. Determinar la velocidad del sonido en el mercurio.

----------------------------------------

MATH

Problema 23

El modulo de Young para el granito es MATH y su densidad es MATH. Calcular la velocidad del sonido en dicho material

------------------------------------

MATH

Problema 24

En un intervalo de 0.5 minutos un micrófono de $1.5\unit{cm}^{2}$ de área, recibe MATH de energía sonora. CALCULAR:

a) la intensidad del sonido

b) el nivel de intensidad ó nivel sonoro

--------------------------------------

a) MATH

b) MATH

Problema 25

La velocidad del sonido a través de $CO_{2}$ es de MATH a MATH en un ambiente donde la presión atmosférica es de $684\unit{torr}$. La constante $\gamma $ es de 1.29 para dicho gas. Calcular la densidad de $CO_{2}$ .

-----------------------------------------

MATH,

resolviendo : MATH

Problema 26

El area superficial del oido de un adulto es de MATH. La intensidad del sonido durante una conversación normal es MATH . Si la onda sonora incide perpendicularmente a la superficie del oído. CALCULAR:

a)La potencia de la onda sonora interceptada por el oído.

b)La cantidad de energía absorbida en 1 hora.

---------------------------------

a) MATH

MATH

b) MATH

Problema 27

A una distancia de $20\unit{m}$ de un equipo de sonido el nivel de intensidad es de $65d\beta $. CALCULAR:

a)La intensidad del sonido

b)La energía absorbida por el micrófono de una grabadora de $10\unit{cm}^{2}$ de área durante 2 minutos

c)La distancia desde la fuente sonora, donde el nivel de intensidad se reduce a $45d\beta $

------------------------------------------

a) MATH,

resolviendo : MATH

b) MATH

MATH

c) MATH,

resolviendo :MATH

MATH,

resolviendo : MATH

Problema 28

Un taladro dental produce un sonido con nivel de intensidad de $65d\beta $ a $17\unit{m}$. Una persona se coloca a 2 metros del taladro. CALCULAR:

a)La intensidad del sonido a $10\unit{m}$

b) La intensidad del sonido a $2\unit{m}$

c) Nivel de intensidad a $2\unit{m}$

---------------------------------------

a) MATH

resolviendo : MATH

b) MATH,

resolviendo : MATH

c) MATH

Problema 29

El valor de la velocidad de la luz en el cloruro de sodio es de MATH. Calcular índice de refracción para dicha sustancia.

---------------------------------------

MATH

Problema 30

El índice de refracción del cuarzo es de 1.45. Calcular el valor de la velocidad de la luz en dicho medio.

--------------------------------

MATH,

resolviendo : MATH

Problema 31

Dos espejos A y B de $6\unit{m}$ de largo, se colocan en forma paralela, separados $25\unit{cm}$ rayo láser se proyecta sobro el borde del espejo A, formando un ángulo de $59^{\circ }$ con la horizontal (ver fig)

CALCULAR:

a)Angulo de incidencia y de reflexión sobre el espejo A

b)Angulo de incidencia y de reflexión sobre el espejo B

c)Numero de reflexiones que se dan sobro el espejo B

--------------------------------------

a) MATH

b) MATH

c) MATH,

resolviendo : MATH

MATH

entonces da 20 reflexiones en B

Problema 32

Un haz de luz se proyecta sobre le superficie de una piscina llena. Formando un ángulo de $60\U{ba}$ con la superficie aire agua, siendo el índice de refracción de 1.0 y 1.33 para el aire y el agua respectivamente.

CALCULAR:

a) El ángulo de reflexión

b) El Angulo de refracción

----------------------------------------------

a) MATH

b) MATH,

resolviendo : MATH

Problema 33

La reflexión total es posible cuando la luz viaja de un medio de mayor índice a otro de menor índice de refracción y además, el ángulo de incidencia debe ser mayor que el ángulo crítico. Un rayo de luz viaja a través de un bloque de cuarzo y se proyecta sobre le superficie cuarzo-aire con un ángulo de $45\U{ba}$. El índice de refracción es de 1.45 y 1.0 para el cuarzo y el aire, respectivamente.

CALCULAR:

a) El valor del ángulo critico para el sistema cuarzo - aire.

b) Se produce reflexión y refracción simultáneamente o solamente reflexión total?

----------------------------------------

a) MATH

b) a ángulos menores o iguales al crítico se producen ambas, en tanto que a ángulos mayores que el crítico solo reflexión.

Problema 34

Un rayo de luz al proyectarse sobre el ojo humano sigue la siguiente trayectoria: cornea, humor acuoso, cristalino, humor vítreo y retina. El índice de refracción para cada medio desde la cornea hasta el humor vítreo es 1.37,1.33, 1.41 y 1.33 respectivamente. Para un rayo proveniente del aire que se proyecta sobre la cornea con un ángulo de $30\U{ba}$. (índice de refracción del aire es 1.0) CALCULAR:

a)El ángulo de refracción en la cornea

b)El ángulo de refracción en el cristalino

c)El ángulo de Incidencia en le retina

---------------------------------------------

a) MATH,

resolviendo : MATH

b) MATH,

resolviendo : MATH

MATH,

resolviendo : MATH

c) MATH,

resolviendo : MATH

Problema 35

Un objeto de $10\unit{cm}$ de altura se coloca sobre el eje óptico a cierta distancia de un lente convexa o positiva formándose la imagen a $42\unit{cm}$ de la misma, siendo la distancia focal de $140\unit{mm}$. Calcular:

a)La distancia objeto,

b)Aumento de le imagen,

c)Altura de la imagen

---------------------------------------------

a) MATH,

resolviendo : MATH

b) MATH

c) MATH, resolviendo :

MATH

Problema 36

Un objeto de $40\unit{mm}$ de ancho se coloca a $8.25\unit{cm}$ de la lente de un proyector de diapositivas. Siendo la distancia focal de $8\unit{cm}$. Calcular:

a) La distancia entre el lente y la pantalla, para lograr una imagen nítida

b) El aumento de la imagen

c) Ancho de la imagen en la pantalla

--------------------------------

a) MATH entonces

MATH, Solution is : MATH

b) MATH

c) MATH, resolviendo : MATH

Problema 37

Un proyector se halla a $6\unit{m}$ de una pantalla de $1.2\unit{m}$ de ancho. Se utiliza una diapositiva de $50\unit{mm}$, además se desea que la imagen ocupe todo el ancho de la pantalla. CALCULAR:

a) El aumento de la imagen

b) Distancia focal de la lente

c) Distancia entre la lente y la diapositiva

------------------------------------------------

a) MATH

b) MATH,

resolviendo : MATH

c) MATH,

resolviendo : MATH

Problema 38

Un naturalista desea fotografiar a un rinoceronte desde $75\unit{m}$. de distancia. El animal tiene $4\unit{m}$ de largo y su imagen en la película ha de ser de $1.2\unit{cm}$ de largo. CALCULAR:

a) El aumento de la imagen

b) Distancia focal de la lente

c) El tamaño de la imagen si estando el objeto a la misma distancia se utiliza un lente de $125\unit{mm}$

------------------------------------------

a) MATH

b) MATH,

resolviendo : MATH

c) MATH

MATH,

resolviendo : MATH

-------------------------------------------------

Problema 39

El cristalino de un ojo relajado tiene un numero $F$ de 10. Un objeto se coloca a $20\unit{m}$ del ojo. El diámetro de la abertura pupilar es de $2\unit{mm}$ considerando que el ojo funciona en forma análoga a la cámara fotográfica. CALCULAR:

a)La distancia focal del cristalino

b)El aumento de la imagen

c)La distancia entre el cristalino y la retina

-------------------------------------------

a) $F=\frac{f}{D}$ entonces

MATH,

resolviendo : MATH

b) MATH

c) MATH,

resolviendo : MATH

Problema 40

Para obtener fotos muy cercanas (macrofotografía) se utiliza una cámara con lente de distancia focal de $30\unit{mm}$. Se desea que el tamaño de la imagen sea el 2% del tamaño del objeto. CALCULAR:

a)El aumento de la imagen

b)La distancia del objeto

c)La distancia imagen

-----------------------------------------

a) aumento es MATH

b) MATH,

resolviendo : MATH

c) MATH,

resolviendo : MATH

Problema 41

41)Una lente convexa, convergente o positiva una imagen derecha cuyo tamaño es 150% del tamaño del objeto. La imagen se forma a 60 cm de la lente. CALCULAR:

a)La distancia objeto

b)La distancia focal

c)La potencia de la lente

------------------------------------

a)MATH, resolviendo :

MATH

b) MATH,

resolviendo : MATH

c) MATH

Problema 42

Una lente cóncava, divergente o negativa forma una imagen derecha cuyo tamaño es 50 % del tamaño del objeto. La imagen se proyecta a $25\unit{cm}$ de la lente. CALCULAR:

a)la distancia objeto

b)La distancia focal

c)La potencia de la lente

------------------

a) MATH

b) MATH

entonces

MATH,

resolviendo : MATH

c) MATH

Problema 43

Para investigar muestras biológicas se necesita una lupa que logre un aumento de 21.

Calcular:

a)Distancia focal de la lente

b)Distancia entre la lupa y el objeto

c)Potencia de la lente

---------------------------------------

a) MATH

MATH, Solution is : MATH

b) MATH,

resolviendo : MATH

c) MATH

Problema 44

En un microscopio de lente objetivo tiene una distancia focal de $4\unit{mm}$ y la lente ocular de $40\unit{mm}$. La distancia entre ambos lentes es de $18\unit{cm}$. CALCULAR:

a) Distancia entre imagen real y la lente ocular, recordando que la lente ocular proyecta una imagen virtual a $25\unit{cm}$

b) Distancia entre imagen real y la lente objetivo

c)Distancia entre el objeto en la plantina y la lente objetivo

d)Aumento del objetivo

e)Aumento ocular

f)Aumento del microscopio

---------------------------------------------

a) MATH,

resolviendo : MATH

b) $d_{OL}=40\unit{mm}$

c) $d_{OP}=4\unit{mm}$

e) MATH,

resolviendo : MATH

MATH

e) MATH

f) MATH

Problema 45

Un microscopio construido para fines docentes, tiene una lente objetivo con una distancia focal de $1\unit{cm}$. La distancia entre la lente objetivo y la lente ocular es de $15\unit{cm}$. Una muestra se coloca sobre la platina a $1.5\unit{cm}$ de la lente objetivo. Determinar

a)La distancia entre la imagen real y la lente objetivo

b)La distancia focal de la lente ocular

c)El aumento del objetivo

d)El aumento de ocular

e)El aumento total del microscopio

---------------------------------------------------

a) MATH,

resolviendo : MATH,

b) MATH,

resolviendo : MATH

MATH,

resolviendo : MATH

c) MATH

d) MATH

e) MATH

Problema 46

Un estudiante de medicina tiene su punto próximo a $40\unit{cm}$ del ojo y su punto remoto en el infinito. Determinar:

a) El poder de acomodación

b) El tipo de defecto en la visión y el tipo de lente para corregirla

c) Potencia de la lente a utilizar

-----------------------------------------------

a) MATH

b) hipermetropía; lente convergente, positiva o convexa

c) MATH

MATH, resolviendo : MATH

Problema 47

Una paciente tiene su punto próximo a $15\unit{cm}$ y su punto remoto a $3\unit{m}$. DETERMINAR:

a) Tipo de defecto en la visión y el tipo de lente para corregirla

b) Potencia de la lente a utilizar

c) La localización del nuevo punto próximo al usar gafas.

---------------------------------

a) miopía; lente divergente, cóncava o negativa

b) MATH entonces MATH, resolviendo : MATH

c) MATH, resolviendo : MATH

Problema 48

A un paciente le prescriben lentes bifocales cuyos componentes tienen distancias focales de $40\unit{cm}$ y $300\unit{cm}$. CALCULAR:

a) Distancia al punto próximo

b) Distancia al punto remoto

-----------------------------------

a) MATH

MATH

b) $D-\frac{1}{3}=0$,

resolviendo : MATH

entonces $D_{R}=3\unit{m}$

Problema 49

A través de un conductor circula una carga de $105\unit{C}$ en $0.5\unit{mn}$. Calcular:

a)La corriente que circula por el conductor y

b) El número de electrones que circulan por segundo.

------------------------------

a) $I=\frac{q}{t}$ entonces

MATH

b) MATH,

resolviendo : MATH

Problema 50

Una batería produce una diferencia de potencial $12\unit{V}$, haciendo circular una corriente de $2.5\unit{A}$. Calcular:

a)La resistencia del conductor

b)La cantidad de carga que circula en 10 segundos.

-----------------------------------------------

a) $V=IR$ entonces

MATH,

resolviendo : MATH

b) MATH,

resolviendo : MATH

Problema 51

A la carga de $1\unit{mol}$ de protones se le llama 1 Faraday. Siendo $1\unit{mol}=$ MATH protones. Calcular:

a)La carga total de 1 Faraday

b)El tiempo necesario para que la carga total de 1 Faraday, circule por un conductor donde la corriente es de 5 amperios.

------------------------------------

a) MATH

MATH

b) MATH, resolviendo :

MATH

Problema 52

Una batería proporciona una diferencia de potencial de $8\unit{V}$ se utiliza para encender una lámpara de $20\unit{W}$. Calcular:

a) La corriente que pasa por la lámpara

b) La resistencia de la lámpara

c) La energía consumida en 5 minutos

------------------------------------------

a) MATH,

resolviendo : MATH

b) MATH, resolviendo :

MATH

c) MATH

MATH

Problema 53

Una batería tiene una $fem$ de $6\unit{V}$ y se conecta a una resistencia de $12\Omega $. Calcular:

a)La corriente que circula por la resistencia

b)La potencia disipada en la resistencia

------------------------------------

a) MATH, resolviendo :

MATH

b) MATH

Problema 54

Determinada célula tiene una membrana permeable a los iones orgánicos $Na^{+}$de los fluidos celulares. Siendo las concentraciones intra y extracelular de dichos iones de $0.147$ y MATH, respectivamente. Calcular el potencial de Nernst debido a dichos iones

---------------------------------

MATH

MATH

$\allowbreak $Problema 55

En una célula la concentración intra celular de $Cl^{-}$ es de MATH. Siendo el potencial de Nernst debido al cloro de $72m\unit{V}$. Calcular la concentración extracelular de dicho ion.

------------------------------------

MATH,

resolviendo : MATH

Problema 56

Un núclido tiene un periódo de semivida de $5\unit{h}$ Para una muestra de 4000 núcleos. Calcular:

a) Número de núcleos desintegrados a las 15 horas,

b) Velocidad de desintegración a las 10 horas,

c) Velocidad de desintegración a las 15 horas,

d) ¿Cómo se comporta la velocidad de desintegración en relacion al tiempo transcurrido?

------------------------------

a) los núcleos que quedan después de 3 semividas es: MATH de tal forma que al cabo de $15\unit{mn}$ quedarán MATH

también puede calcularse con

MATH

MATH

b) MATH

MATH

c) MATH

d) MATH

MATH

Problema 57

Se dispone de 100 gramos de Estroncio 85 $(^{85}Sr)$ siendo el periodo de semivida de 64 días. Calcular:

a)El tiempo que debe transcurrir para que la velocidad de desintegración sea de MATH ,

b) El tiempo necesario para que esten presentes solo $6.25\unit{g}$,

c) El tiempo necesario para que se desintegren $75\unit{g}$.

-----------------------------

a) MATH,

resolviendo : MATH

MATH, resolviendo

: MATH

entonces MATH días

b) MATH,

resolviendo : MATH

entonces MATH

c) $\ $si se han desintegrado $75$

entonces quedan 25

MATH,

resolviendo : MATH

Problema 58

A un estudiante enfermo se le aplica una dosis de radiación ionizante de 8.5 RAD. Cuya EBR es 10. Expresar esa dosis en unidades REM

------------------------------

MATH

MATH

Problema 59

A $3\unit{m}$ de una fuente de radiación la intensidad es de MATH. Calcular:

a) La intensidad de $5\unit{m}$ de la fuente,

b) La distancia a la cual la intensidad se reduce a MATH

------------------------------

a) MATH,

resolviendo : MATH

b) MATH,

resolviendo : MATH

Problema 60

Una bobina tiene $5\unit{cm}$ de longitud y tiene 200 vueltas,

a) ¿qué campo magnético generará en su centro una corriente de $1.5\unit{A}?$

b) ¿qué resistencia tiene la bobina si la corriente se produce al conectarla a una fuente de $60\unit{V}?$

------------------------------

a) $B=\mu _{0}ni$

MATH

MATH

b) MATH,

resolviendo : MATH

Problema 61

Una bobina produce un campo magnético de $0.005\unit{T}$ cuando se pasa por ella una corriente de