Biofísica UBA XXI Final Jul 19 T3 – 10 Ondas

10. Calcule la intensidad acústica del sonido emitido por una maquina operada por un obrero de la construcción que genera un ruido con un nivel de sensación sonora de 86 db.

Dato : Io: 1x10-12 W/m2

N.S. = 10 dB log ( I / Io)

donde

N.S. = nivel de sensación sonora = 86 dB

I = intensidad del sonido que llega al oído

Io = Intensidad del sonido audible = 1 x 10⁻¹² W/m²

Reemplazando y despejando I

I = 10^( N.S. / 10 dB ) Io = 10^(86 dB / 10 dB) 1 x 10⁻¹² W/m² = 3,98x10⁻⁴ W/m²

Biofísica UBA XXI Final Jul 19 T3 – 9 Mecánica

9. Indique cuál de las siguientes afirmaciones sobre MRUV es la correcta

	a) Las unidades de aceleración y velocidad son las mismas aceleración = variación de la velocidad / tiempo unidades de la velocidad = unidades de distancia / unidades de tiempo unidades de aceleración = unidades de distancia / (unidades de tiempo)2
X	b) La velocidad cambia permanentemente y dicha variación es lineal M.R.U.V. = Movimiento Rectilíneo Uniformente Variado La variación de la velocidad es lineal y el  factor de cambio es la aceleración
	c) La aceleración es constante al igual que la velocidad La aceleración es constante y la velocidad varia uniformemente
	d). La aceleración siempre tiene signo positivo La aceleración puede tomar un signo positivo o negativo

Biofísica UBA XXI Final Jul 19 T3 – 8 Onda

8. Determine la velocidad de la luz en el vidrio, sabiendo que cuando el rayo de luz incide con un ángulo de 33° y pasa del aire al vidrio, origina un ángulo de refracción de 21°.

Dato: velocidad de la luz en el vacío: 300.000 km/s

Esquema

n1 sen α1 = n2 sen α2  ( Ley de Snell)

donde

n1 = índice de refracción del aire = 1

α1 = ángulo de incidencia en el aire = 33º

n2 = índice de refracción del vidrio = co / c2

co = velocidad de la luz en el vacío = 300.000 km/s

c2 = velocidad de la luz en el vidrio  

α2 = ángulo de refracción en el vidrio = 21º

Reemplazando y despejando c2

c2 = co sen α2 / sen α1 = 300.000 km/s sen 21º / sen 33º = 197.398 km/s

Biofísica UBA XXI Final Jul 19 T3 – 7 Fisicoquímica

7. Se toman 500 ml de una solución acuosa A (0,018 osmolar de NaCl g = 0,9) y se mezclan con 200 ml de una solución acuosa B (1,368 % m/v de sacarosa), formando una nueva solución C. Calcule la fracción molar del soluto de la nueva solución C.

Datos: Mr NaCl = 58,5 g/mol; Mr agua = 18 g/mol; Mr sacarosa = 342 g/mol; δ agua = 1 g/cm³

χst = moles de soluto / moles totales

Solución A

Moles de NaCl

Osm A = M υ g

donde

Osm A = osmolaridad = 0,018 osm/L

M = molaridad = moles de NaCl / V

V = volumen = 500 mL = 0,5 L

υ = número de iones = 2 (NaCl)

g = coeficiente de disociación = 0,9

reemplazando y despejando moles

moles de NaCl = Osm A V / (υ g) = 0,018 osm/L 0,5 L / ( 2 * 0,9) =  0,005 moles de NaCl

Moles de sagua

Moles = masa / Mr agua =

donde

masa = δ * Volumen

δ = densidad = 1 g/cm³

Volumen = 500 mL = 500 cm³

Mr agua = 18 gr/mol

Reemplazando

Moles de agua A = 500 gr / 18 gr/mol = 27,778 moles de agua

Solución B

Moles de sacarosa

% masa / vol = masa de sacarosa / 100 ml de solución

Reemplazando

Masa de sacarosa = % masa /vol * vol solución = 1,368 % * 200 ml = 2,736 gr

Moles de sacarosa = masa de sacarosa / Mr sacarosa = 2,736 gr / 342 g/mol = 0,008 moles sacarosa

Moles de agua

Moles = masa / Mr agua

donde

masa = δ * Volumen

δ = densidad = 1 g/cm³

Volumen = 200 mL = 200 cm³

Mr agua = 18 gr/mol

Reemplazando

Moles de agua B = 1 gr/cm³  200 cm³ / 18 gr/mol = 11,111 moles de agua

Moles de soluto = 0,005 moles NaCl + 0,008 moles sacarosa = 0,013 moles

Moles totales = 0,005 moles NaCl + 27,778 moles agua + 0,008 moles sacarosa + 11,111 moles agua = 38,902 moles

Reemplazando

χst = moles de soluto / moles totales = 0,013 moles / 38,902 moles = 3,34x10^-4

Biofísica UBA XXI Final Jul 19 T3 – 6 Termodinámica

6. Determine la temperatura inicial del aluminio, si en un recipiente adiabático con 84 g de agua (líquida) a 100 °C se agrega un cuerpo de aluminio (m = 631 g) que se encuentra a menor temperatura. En el estado de equilibrio térmico final, a 0 °C, se observa que permanecen 54 g de agua líquida y el resto de la masa solidificada.

Datos: Ce aluminio = 0,214 cal/g °C; Ce agua = 1 cal/g °C; Cvaporización agua = 540 cal/g; Csolidificación agua = -80 cal/g

Q = Qalu + Qag = 0

donde

Q = calor intercambiado = 0 (recipiente adiabático)

Qalu = calor absorbido por el aluminio = malu Cealu (Te – Toalu)

malu = masa del aluminio = 631 gr

Cealu = calor especifico de aluminio = 0,214 cal/g ºC

Te = temperatura de equilibrio = 0ºC

Toalu =  temperatura inicial del aluminio

Qag = calor cedido por el agua = Mag ceag (Te – Toag) - mh Lf

Mag = masa inicial del agua = 84 gr

ceag = calor especifico del agua = 1 cal/gr ºC

Toag = temperatura inicial del agua = 100 ºC

mh = masa de hielo = Mag – mag = 84 gr – 54 gr = 30 gr

Lf = calor latente de fusión del hielo = 80 cal/gr

Reemplazando y despejando Toalu

Toalu = (malu Cealu Te + Mag ceag (Te – Toag) - mh Lf ) / (malu Cealu)

Toalu = (- 84 gr 1 cal/gr ºC 100 ºC - 30 gr 80 cal/gr) / (631 gr 0,214 cal/g °C) = - 79,98 ºC

Biofísica UBA XXI Final Jul 19 T3 – 5 Termodinámica

5. Un gas ideal pasa de un estado A a otro estado B, siendo TA = TB. Sabiendo que PA > PB indique la opción correcta

X	a) ΔUAB = 0; ΔvolAB > 0
	b) ΔUAB > 0; ΔvolAB < 0
	c) ΔUAB = 0; ΔvolAB < 0
	d) ΔUAB < 0; ΔvolAB > 0

Variación de la Energía interna

ΔUAB = n cv ΔT

donde

ΔUAB = variación de la energía interna

n = número de moles

cv = calor especifico a volumen constante

ΔT = variación de la temperatura = TB - TA

Si TA = TB ---------- ΔUAB = 0

Variación del volumen

P V = n R T (ecuación de estado de los gases ideales)

En el estado A -----------  PA VA =  n R TA

En el estado B -----------  PB VB =  n R TB

igualando

PA VA = TB VB

Si PA > PB ------------- VA < VB ------  ΔVAB = VB – VA > 0

Biofísica UBA XXI Final Jul 19 T3 – 4 Fluidos

4. Determine la diferencia de presión (expresándola en mmHg) entre los extremos de un tubo de 0,05 m de diámetro y 500 dm de longitud, por el que circula leche a 20°C (η=2 cp) con una velocidad de 30 m/min.

ΔP = R Q

donde

ΔP = variación de la presión

R = resistencia hidrodinámica = 8 η L / (π r⁴)  (ecuación de Poiseuille)

η = viscosidad = 2 cp = 0,02 poise (1 Pa seg/ 10 poise) = 0,002 Pa seg

L = longitude = 500 dm = 50 m

r = radio = 0,05 m/2 = 0,025 m

Q = caudal = v A

v = velocidad = 30 m/min = 30 m / 60 s = 0,5 m/s

A = area = π r²

Reemplazando y despejando L

ΔP = 8 η L / (π r⁴) v π r²  = 8 η L v / r²

ΔP = 8 * 0,002 Pa seg 50 m 0,5 m/s / (0,025 m)² = 640 Pa = 4,8 mmHg

Nota: Unidades de viscosidad

 [ η] = 1 Pa seg = 1 (N / m²) seg = 1 (kg m/seg²) / m² seg = 1 kg /(m seg)

 [ η] = 1 poise =  1 gr/(cm seg)

1 Pa seg = 1 kg /(m seg) = 1 kg /(m seg) ( 1.000 gr/ 1 kg) (100 cm/1m) = 10  gr/(cm seg) = 10 poise

Biofísica UBA XXI Final Jul 19 T3 – 3 Fisicoquímica

3. Una solución acuosa de glucosa 0,01 molar se coloca dentro de un osmómetro. El mismo es sumergido en un vaso con agua destilada. Luego de un determinado tiempo se constata en la columna del osmómetro que el líquido ha subido hasta una altura de 225 cm. Indique a que temperatura se encuentra la solución.

Datos: Densidad (δ) Sn Glucosa: 1,1g/cm³; g= 980 cm/s² ;

1atm = 1,013x10⁶ barias = 1,013x10⁵ pascales

Esquema de osmómetro

Π = Pcol

donde

Π = presión osmótica de la solución = Osm R T (ecuación de Van´t Hoff)

Osm = osmolaridad de la solución (la glucosa no se disocia) = 0,01 molar = 0,01 moles/L = 10 mol/m³

R  = constante de los gases = 8,31 J / mol K

T = temperatura

Pcol = presión de la columna = δ g h

δ = densidad de la solución = 1,1 g/cm³ = 1.100 kg/m³

g = 9,8 m/s²

h = altura del osmómetro =225 cm = 2,25 m

reemplazando y despejando Osm

T = δ g h/(R Osm) = 1.100 kg/m³ 9,8 m/s²  2,25 m / (8,31 J/mol K 10 mol/m³) = 291,88 K -273 

T = 18,88 ºC

Biofísica UBA XXI Final Jul 19 T3 – 2 Electricidad

2. Tomando en cuenta la Ley de Ohm estudiada en la Unidad 5, indique la afirmación correcta

ΔV = R I (Ley de Ohm)

donde

ΔV = diferencia de potencial

I = intensidad

R = resistencia cuanto mejor conductor es el material menor es su resistencia

	a) Para mantener un ΔV constante, la intensidad de corriente aumenta a medida que el material es menos conductor ΔV = R I material menos conductor ---------- mayor resistencia ----- menor intensidad
X	b) Para mantener un ΔV constante, la intensidad de corriente disminuye a medida que el material es menos conductor ΔV = R I material menos conductor ---------- mayor resistencia ----- menor intensidad
	c) Para mantener una intensidad de corriente constante, si se cambia por un material menos conductor hay que disminuir el ΔV I = ΔV / R material menos conductor ---------- mayor resistencia ----- mayor diferencia de potencial
	d) Para mantener una intensidad de corriente constante, si se cambia por un material más conductor hay que aumentar el ΔV I = ΔV / R material más conductor ---------- menor resistencia -----  menor diferencia de potencial

Biofísica UBA XXI Final Jul 19 T3 – 1 Fisicoquímica

1. Calcule la diferencia de concentración de urea (en mol/dm³) a través de una membrana de 2740 nm de espesor. La misma presenta un flujo de 2,3x10^-8 mol/cm².s y el coeficiente de difusión es de 0,52x10^-9 cm²/s.

φ = - D A ΔC / Δx (Ley de Fick)

donde

φ = flujo de partículas

A = Area de la membrana

Φ = densidad de flujo = φ / A = 2,3x10^-8 moles/cm²s

D = coeficiente de difusión = 0,52x10^-9 cm²/s

Δx = espesor de la membrana = 2.740 nm = 2,74x10^-4 cm

ΔC = variación de la concentración

Reemplazando y despejando ΔC

ΔC = Φ Δx / D = 2,3x10^-8 moles/cm²s 2,74x10^-4 cm / 0,52x10^-9cm²/s  = 12,12x10^-3 mol/cm³ 

ΔC = 12,12 mol/dm³

Biofísica UBA XXI Final Jul 19 T1 – 10 Ondas

10. Una onda sonora parte de un parlante hasta llegar a los oídos de una persona que se encuentra a cierta distancia del mismo. Para que dicha persona escuche con menor intensidad este sonido, que parámetro deberá modificarse en el trazado de dicha onda:

	a) Deberá disminuir la frecuencia de la onda La frecuencia está relacionada con el tono ( agudo, grave)
	b) Deberá disminuir la velocidad con la que la onda se propaga La velocidad de propagación depende del medio donde se propaga
	c) Deberá disminuir la longitud de onda La longitud de onda está relacionada con el timbre (depende de las características del emisor)
X	d) Deberá disminuir la amplitud de la onda La amplitud de onda está relacionada con la intensidad del sonido

Biofísica UBA XXI Final Jul 19 T1 – 9 Mecánica

9. Indique cuál de las siguientes afirmaciones sobre MRUV es la correcta

	a) La aceleración es constante al igual que la velocidad La aceleración es constante y la velocidad varia uniformemente
X	b) La velocidad cambia permanentemente y dicha variación es lineal M.R.U.V. = Movimiento Rectilíneo Uniformente Variado La variación de la velocidad es lineal y el  factor de cambio es la aceleración
	c) Las unidades de aceleración y velocidad son las mismas aceleración = variación de la velocidad / tiempo unidades de la velocidad = unidades de distancia / unidades de tiempo unidades de aceleración = unidades de distancia / ( unidades de tiempo)2
	d) La aceleración siempre tiene signo positivo La aceleración puede tomar un signo positivo o negativo.

Biofísica UBA XXI Final Jul 19 T1 – 8 Ondas

8. Determine la velocidad de la luz en la glicerina, sabiendo que cuando el rayo de luz incide con un ángulo de 30° y pasa del aire a la glicerina, origina un ángulo de refracción de 19,88 °.

Dato: velocidad de la luz en el vacío: 300.000 km/s

Esquema

n1 sen α1 = n2 sen α2  ( Ley de Snell)

donde

n1 = índice de refracción del aire = co / c1 

co = velocidad de la luz en el vacío = 300.000 km/s

c1 = velocidad de la luz en el aire ≈ co

α1 = ángulo de incidencia en el aire = 30º

n2 = índice de refracción de la glicerina = co / c2

c2 = velocidad de la luz en la glicerina

α2 = ángulo de refracción en la glicerina = 19,88º

Reemplazando y despejando c2

c2 = co sen α2 / sen α1 = 300.000 km/s sen 19,88º / sen 30º = 204.031 km/s