Biofísica UBA XXI Segundos Parciales 2026

 Biofísica UBA XXI

Segundos Parciales  2026

1er Cuatrimestre - Junio 26

Tema 1

1. https://noemifisica.blogspot.com/2026/09/biofisica-uba-xxi-2p-jun-26-t1-1.html

2. 

3. 

Indice

https://noemifisica.blogspot.com/2022/05/biofisica-uba-xxi-indice.html

Biofísica UBA XXI 2P Jun 26 T1 – 1 Fenómenos de transporte

A una solución de glucosa en agua al 0,95 % (m/V), se le agregan 120 cm³ de solvente cada 0,5 dm³ de solución. Determinar la osmolaridad de la solución resultante. 

Datos: Mr glucosa = 180 g/mol

 

 

 Osm = M i

 

Donde

Osm = osmolaridad

M = molaridad = n / V

n = moles de soluto = m / Mr

m = masa de soluto = % (m/V) Vo

% (m/V) = porcentaje masa en volumen = 0,95% (gr/ml)

Vo = volumen original = 0,5 dm³ = 500 ml

Mr = masa molar de la glucosa = 180 gr/mol

V = volumen de solución (en lt) = (Vo + V1) / 1000 ml

V1 = volumen agregado = 120 cm³ = 120 ml

i = factor de Van´t Hoff = 1 (la glucosa no se disocia)

 

Reemplazando

Osm = (% (m/V) Vo) / Mr / (Vo + V1) i

         = 0,95 % 500 ml / 180 gr/ ml / [(500 ml + 120 ml) / 1000 ml] = 0,043 osm/lt

 

 

Física 1 (Ing.) Práctica 2.23 - Trabajo y Energía

Una partícula se mueve a lo largo de una línea donde la energía potencial de su sistema depende de su posición r como indica la figura. En el límite, cuando r aumenta indefinidamente, la energía potencial U(r) tiende a: 1 J.

 

 

a.     Identificar cada posición de equilibrio para esta partícula. Indique si cada una es un punto de equilibrio estable, inestable o neutro.

 

Posición de equilibrio à dU / dr = 0 à recta tangente horizontal

Punto A: mínimo àequilibrio estable

 

Punto B: máximo àequilibrio inestable

 

Punto C: mínimo àequilibrio estable

 

Punto D: máximo àequilibrio inestable

 

Punto E < r à energía potencial constante à equilibrio neutro

 

  

b.     ¿La partícula estaría acotada en su movimiento, si la energía total del sistema está en ese intervalo?

 

E = energía total

 

E > UD à movimiento NO acotado

 

E < UD à Movimiento acotado (la partícula no puede seguir al infinito)

 

 

Ahora suponer que el sistema tiene energía de -3 J. Determinar:

 

c.      El intervalo de posiciones donde se puede encontrar la partícula.

 

E = Ec + U

 

Ec = energía cinética

 

Si E = - 3 J y Ec ≥ 0  à  U ≤ - 3 J à línea verde

 

 

  

d.     Su Ec máxima

 

Ec max = E – Umin 

 

Con

Umin ≈  - 6 J

 

Ec max = E – Umin = - 3 J – (- 6 J) ≈ 3 J

 

  

e.      La ubicación donde tiene Ec máxima

 

Punto A: mínimo

 

 

f.      La energía de enlace del sistema, esto es, la energía adicional que tendría que darse a la partícula para moverla a r tendiente a infinito.

 

ΔE = Umax – E

 

Con

Umax ≈ 1,2 J

 

 ΔE ≈ 1,2 J – (- 3 J) = 4,2 J  

Física 1 (Ing.) Práctica 2.22 - Trabajo y Energía

Un furgón minero cargado tiene una masa de 950 kg y rueda sobre rieles con fricción despreciable. Parte del reposo, y un cable conectado a un malacate* tira de él a través de la mina. Los rieles tienen una inclinación de 30º con respecto a la horizontal. El furgón acelera de manera uniforme a una rapidez de 2.2 m/s en 12 s y después continúa con rapidez constante.

 

a.     ¿Qué potencia debe proporcionar el motor del malacate cuando el furgón se mueve con rapidez constante?

Pot = T v (si v = cte)  

 

Donde

Pot = potencia

T = tensión = Px = m g sen 30°

m = masa = 950 kg

g = aceleración de la gravedad = 10 m/s²

v = velocidad = 2,2 m/s

 

reemplazando

Pot = m g sen 30° v = 950 kg 10 m/s² 2,2 m/s = 10450 w

 

  

b.     ¿Qué potencia máxima debe proporcionar el motor del malacate? 

 

Pot max = T vmax

 

Donde

Pot max = potencia (corresponde a v max)

T = tensión = m a + Px = m a + m g sen 30°

a = aceleración del vagón = (vf – vo) / t

vf = velocidad final (máxima) = 2,2 m/s

vo = velocidad inicial = 0

t = tiempo transcurrido = 12 s 

 

reemplazando

Pot max = T vmax = (m vf / t + m g sen 30°) vf = 

              = 950 kg (2,2 m/s / 12 s + 10 m/s² * 0,5) 2,2 m/s = 10833 w

  

 

c.      ¿Qué energía total transfirió el motor en forma de trabajo mecánico, cuando el furgón recorrió 1250 m sobre los rieles? 

 

W = ΔEm

 

Donde

W = trabajo entregado del malacate

ΔEm = variación de la energía mecánica = Emf – Emi

Emf = energía mecánica final = Ecf + Epf

Ecf = energía cinética final = 1 /2 m vf^2

m = masa del vagón = 950 kg

vf = velocidad final = 2,2 m/s

Epf = energía potencial final = m g h

h = altura final = d sen 30°

d = distancia recorrida = 1250 m

Emi = energía mecánica inicial = Eci + Epi

Eci = energía cinética inicial = 0 (velocidad inicial = 0)

Epi = energía potencial inicial = 0

 

Reemplazando

W = 1 /2 m vf^2 + m g d sen 30°

     = 1 /2 * 950 kg (2,2 m/s)^2 + 950 kg 10 m/s² 1250 m * 0,5 = 5,94 x 10^6 J

 

Física 1 (Ing.) Práctica 2.21 - Trabajo y Energía

Una lámpara de bajo consumo de 15 W, produce la misma luminosidad que una lámpara de filamento que consume 75 W. El tiempo de vida de la lámpara de bajo consumo es de 6.000 hs y su precio de U$S 12,7. Una lámpara de filamento tiene un tiempo de vida de 900 hs y su precio U$S 3,2. Determinar el ahorro total que se obtiene al usar una lámpara de bajo consumo durante su tiempo de vida, con respecto al uso de una lámpara de filamento durante el mismo intervalo de tiempo. Suponga un costo de energía de U$S 0,032 por kW-h. 

 

Lámpara bajo consumo

 

Consumo eléctrico = 15 W * 6 000 hs = 90 000 W-h = 90 kW-h

Costo del consumo = 90 kW-h * u$s 0,032 / kW-h = u$s 2,88

 

Costo de la lámpara = u$s 12,70

 

Costo total lámpara bajo consumo = u$s 2,88 + u$s 12,70 = u$s 15,58

 

 

Lámpara de filamento

 

Consumo eléctrico = 75 W * 6 000 hs = 450 000 W-h = 450 kW-h

Costo del consumo = 450 kW-h * u$s 0,032 / kW-h = u$s 14,40

 

Cantidad de lámparas = 6000 hs / 900 hs = 7 lámparas

Costo de la lámpara = 7 lámparas u$s 3,20 = u$s 22,40  

 

Costo total lámpara bajo consumo = u$s 14,40 + u$s 22,40 = u$s 36,80

 

ΔCosto = u$s 36,80 - u$s 15,58 = u$s 21,22

 

 

 

Física 1 (Ing.) Práctica 2.20 - Trabajo y Energía

Realizar una estimación del orden de magnitud de la potencia que aporta el motor de un automóvil para acelerar el auto desde el reposo a rapidez de autopista. Indicar claramente los valores que toma como datos.

 

Pot = W / t

 

Donde

Pot = potencia

W = trabajo = ΔEc

ΔEc = variación de la energía cinética = Ecf – Eci

Ecf = energía cinética final = 1 /2 m vf^2

m = masa = 1500 kg

vf = velocidad final = 120 km/h (1000 m / 1 km) (1 h / 3600 seg) = 33,33 m/s

Eci = energía cinética inicial = 1 /2 m vi^2

vi = velocidad inicial = 0

 Δt = tiempo de aceleración = 10 seg

 

Reemplazando

Pot = 1 /2 m (vf^2 – vi^2) / Δt = 1 /2 * 1500 kg (33,33 m/s)^2 / 10 seg =

      = 4,17 x 10^4 W

 

Orden de magnitud = 10^5

 

 

Física 1 (Ing.) Práctica 2.19 - Trabajo y Energía

 a.     Explicar qué representa 1 HP y buscar su equivalencia en el sistema MKS.

 

1 HP = la capacidad de realizar un trabajo mecánico equivalente a levantar una masa de 75

kg a una altura de 1 metro en 1 segundo (bajo la gravedad de la Tierra)

 

1 Watt (MKS) = 1 Joule / 1 seg = 1 kg m^2 / seg^3

 

1 HP = 75 kg 10 m/seg^2 1 m / 1 seg = 750 Watt

 

 

b.     ¿Por qué se dice que cuando se compra un auto se paga su “potencia” pero en el uso cotidiano del mismo lo que se paga es su “energía”?

 

Potencia = HP

 

Energía = kW- h (potencia x tiempo)

 

 

c.      Sofía de 20 años y su abuelo de 70 años suben al primer piso de un edificio por la misma escalera. Como con respecto al piso ambos llegan a la misma altura, los dos realizan el mismo cambio de energía potencial. ¿Ambos realizan el mismo trabajo? ¿Desarrollan la misma potencia? Justifique.

 

WPS = mS g h

WPA = mA g h

 

Donde

WPS = trabajo del peso de Sofía

mS = masa de Sofía

h = altura

WPA = trabajo del peso del abuelo

mA = masa del abuelo

 

El trabajo depende linealmente de la masa

 

PotS = WS / t

PotA = WA / t

 

Donde

PotS = potencia de Sofía

PotA = potencia del abuelo

tS = tiempo que tarda Sofía en subir

tA = tiempo que tarda el abuelo en subir

 

Reemplazando

PotS = mS g h / tS

PotA = mA g h / tA

 

La potencia depende linealmente de la masa e inversamente proporcional al tiempo

 

 

d.     ¿Se puede almacenar potencia?

 

No. La potencia no se puede almacenar