Biofísica Final Agosto 20 6 Electricidad

6. Un alambre conductor de longitud 5 m y diámetro 0,3 mm tiene una resistencia eléctrica R. Hay que reemplazarlo con otro alambre del mismo material, pero de diámetro 0,7 mm que tenga la misma resistencia. Cuál será su longitud L?

 

Seleccione una

 

█ 27,2 m

 11,7 m

 54,4 m

 2,1 m

 1,8 m

 0,9 m

 

R = ρ L / S

 

Donde

R = resistencia

ρ = resistividad del material

L = longitud

S = sección = π (d/2)²

d = diámetro

 

resistencia original ----------- R = ρ 5 m / (π (0,3 mm/2)²

resistencia nueva  ------------ R = ρ L / (π (0,7 mm/2)²

 

Igualando

ρ 5 m / (π (0,3 mm/2)² = ρ L / (π (0,7 mm/2)²

5 m / (0,3 mm)² = L / (0,7 mm)²

 

Despejando L

L = 5 m / (0,3 mm)²  (0,7 mm)²  = 27,2 m ------------

 

Biofísica Final Agosto 20 5 C Mecánica

 5 C. El gráfico de la figura representa la velocidad en función del tiempo de un auto que sigue una trayectoria rectilínea y que partió del origen de coordenadas. Si to = 0s, t1 = 47 s y t2 = 94 s se puede afirmar que :

 

Seleccione una:

 

 Entre t = 0 s y t = 94 s la fuerza resultante sobre el auto permanece constante

Falso

 

Entre t = 0 y t = 47 s la velocidad es constante ----------- aceleración = 0

--------- F = 0

 

Entre t = 47 s  y t = 94 s la velocidad disminuye -----------  aceleración < 0

--------- F < 0

 

 

█ Entre t = 0 s y t = 47 s la fuerza resultante es nula

Verdadero

 

Entre t = 0 y t = 47 s la velocidad es constante ----------- aceleración = 0

--------- F = 0

 

 El trabajo de la fuerza resultante sobre el auto entre el instante t = 0 s y el instante t = 94 s es positivo

Falso

 

Lr = ΔEc

 

Donde

Lr = trabajo de la fuerza resultante

 

ΔEc = variación de la energía cinética = Ecf – Eci

Ecf = energía cinética final = 1/ 2 m vf²

m = masa del móvil

vf  = velocidad final = v(94 s) = 0

 

Eci = energía cinética inicial = 1/ 2 m vi²

vi  = velocidad inicial = vo

 

reemplazando

Lr = - 1/ 2 m vo²  < 0   ---------- el trabajo negativo

 

 En el instante t = 94 s, el auto se encuentra en el origen de coordenadas

Falso

 

El auto sale del origen de coordenadas, la velocidad es siempre positiva

--------- el auto se aleja del origen de coordenadas

 

 Entre t = 47 s y t = 94 s, la intensidad de la fuerza resultante sobre el auto disminuye.

Falso

 

La aceleración (la pendiente de la recta)  es constante ------------ F es constante

 

 El trabajo de la fuerza resultante sobre el auto entre el instante t = 0 s y t = 47 s es negativo.

Falso

 

Lr = ΔEc

 

Donde

Lr = trabajo de la fuerza resultante

 

ΔEc = variación de la energía cinética = Ecf – Eci

Ecf = energía cinética final = 1/ 2 m vf²

m = masa del móvil

vf  = velocidad final = v(47 s) = vo

 

Eci = energía cinética inicial = 1/ 2 m vi²

vi  = velocidad inicial = vo

 

reemplazando

Lr = 1/ 2 m vo² - 1/ 2 m vo²  = 0   ---------- trabajo es nulo

Biofísica Final Agosto 20 5 B Mecánica

5 B. El gráfico de la figura representa la velocidad en función del tiempo de un auto que sigue una trayectoria rectilínea y que partió del origen de coordenadas. Si to = 0s, t1 = 19 s y t2 = 38 s se puede afirmar que :

 

 Seleccione una:

 

 Entre t = 0 s y t = 19 s la intensidad de la fuerza resultante sobre el auto disminuye

Falso

 

La grafica es una recta con pendiente (aceleración) constante --------- Fuerza es constante

 

 El trabajo de la fuerza resultante sobre el auto entre el instante t = 0s y el instante t = 38 s es positivo.

Falso

 

Lr = ΔEc

 

Donde

Lr = trabajo de la fuerza resultante

 

ΔEc = variación de la energía cinética = Ecf – Eci

Ecf = energía cinética final = 1/ 2 m vf²

m = masa del móvil

vf  = velocidad final = v(38 s) = vo

 

Eci = energía cinética inicial = 1/ 2 m vi²

vi  = velocidad inicial = vo

 

reemplazando

Lr = 1/ 2 m vo² - 1/ 2 m vo²  = 0   ---------- el trabajo es nulo

 

█ El trabajo de la fuerza resultante sobre el auto entre el instante t = 0s y el instante t = 19s es negativo.

Verdadero

 

Lr = ΔEc

 

Donde

Lr = trabajo de la fuerza resultante

 

ΔEc = variación de la energía cinética = Ecf – Eci

Ecf = energía cinética final = 1/ 2 m vf²

m = masa del móvil

vf  = velocidad final = v(19 s) = 0

 

Eci = energía cinética inicial = 1/ 2 m vi²

vi  = velocidad inicial = vo

 

reemplazando

Lr = - 1/ 2 m vo²  < 0   ---------- el trabajo negativo

 

 Entre t = 0 s y t = 38 s la fuerza resultante sobre el auto permanece constante

Falso

 

La fuerza entre 0 y 19 s es negativa (el auto frena) y entre 19 s y 38 s es positiva (acelera)

------- La fuerza cambia de sentido en t = 19s

 

 Entre t = 0 s y 19 s  el auto se acera al origen de coordenada

Falso

 

La velocidad es siempre positiva ---------- el auto se aleja del origen

 

 En el instante t = 19 s el auto cambia el sentido de movimiento

Falso

 

La velocidad es positiva el auto nunca cambia de sentido, siempre se aleja

Biofísica Final Agosto 20 5 A Mecánica

5 A. El gráfico de la figura representa la velocidad en función de tiempo de un auto que sigue una trayectoria rectilínea y que partió del origen de coordenadas. Si to = 0 s, t1 = 9 s y t2 = 18 s, se puede afirmar que :

 

Seleccione una:

 

 El trabajo de la fuerza resultante sobre el auto entre el instante t = 0s y el instante t = 18 s es negativo.

Falso

 

Lr = ΔEc

 

Donde

Lr = trabajo de la fuerza resultante

 

ΔEc = variación de la energía cinética = Ecf – Eci

Ecf = energía cinética final = 1/ 2 m vf²

m = masa del móvil

vf  = velocidad final = v(18 s) = 0

 

Eci = energía cinética inicial = 1/ 2 m vi²

vi  = velocidad inicial = v(0s) = 0

 

reemplazando

Lr = 0  ---------- el trabajo es nulo

 

█ El fuerza resultante sobre el auto cambia de sentido en el instante t = 9s

Verdadero

 

F = m a  ( Newton)

 

Donde

F = fuerza

m = masa del móvil

a = aceleración (pendiente de la recta v(t)

 

la pendiente cambia de signo en t = 9 s ---------- la aceleración cambia de signo en t = 9s

-------- La fuerza cambia de sentido en t = 9s

 

 Entre t = 9s y t = 18 s el auto se acerca al origen de coordenadas

Falso

 

La velocidad es siempre positiva ---------- el auto se aleja del origen

 

 El trabajo de la fuerza resultante sobre el auto entre el instante t = 0s y el instante t = 18 s es negativo.

Falso

 

Lr = 0  ---------- el trabajo es nulo

 

 Entre t = 0 s y t = 18 s la fuerza resultante sobre el auto permanece constante

Falso

 

La pendiente cambia de signo en t = 9 s ---------- la aceleración cambia de signo en t = 9s

-------- La fuerza cambia de sentido en t = 9s

 

 Entre t = 0 s y t = 9 s la intensidad de la fuerza resultante sobre el auto aumenta

Falso

 

La gráfica es una recta con pendiente (aceleración) constante --------- Fuerza es constante

Biofísica Final Agosto 20 4 Electricidad

4. Mediante una batería se cargan los capacitores C1 = 2 μF; C2 = 7 μF y C3 = 13 μF, conectados como se muestra en la figura

 

 

Si la tensión sobre el capacitor 1 es 9 V, a tensión sobre el capacitor 3 será :

 

Seleccione una:

 

 4,85 V

█ 6,23 V

 1,29 V

 11,70 V

 18,00 V

 1,38 V

 

Q = C V

 

Donde

Q = carga

C = capacidad

V = tensión

 

C1 y C2 capacitores en paralelo

C12 = C1 + C2 = 2 μF + 7 μF = 9 μF

 

Q12 = C12 V1 = 9 μF 9 V = 81 μC

 

C12 y C3 capacitores en serie Q12 = Q3

Q3 = C3 V3

 

Reemplazando y despejando V3

V3 = Q3 / C3 = 81 μC / 13 μF = 6,23 V

Biofísica Final Agosto 20 3 Mecánica

3. Un móvil de masa 1,3 kg se mueve por un camino recto horizontal con velocidad constante de 90 km/h y en cierto instante empieza a frenar. Si el móvil disminuye su velocidad con aceleración constante y recorre una distancia de 200 m desde que comienza a frenar hasta que se detiene, la intensidad de la fuerza que actúa en el frenado vale aproximadamente:

 

Seleccione una:

 

 1,02 N

 13,2 N

 52,7 N

█ 2,03 N

 26,3 N

4,06 N

 

 

Lr = ΔEc

 

Donde

Lr = trabajo de la fuerza resultante = F d cos θ

F = fuerza de frenado

d = distancia recorrida en el frenado = 200 m

cos θ = coseno del ángulo comprendido entre la dirección de la fuerza F y la dirección de desplazamiento = -1

 

ΔEc = variación de la energía cinética = Ecf – Eci

Ecf = energía cinética final = 1/ 2 m vf²

m = masa del móvil = 1,3 kg

vf  = velocidad final = 0

 

Eci = energía cinética inicial = 1/ 2 m vi²

vi  = velocidad inicial = 90 km/h = 25 m/s

 

reemplazando y despejando F

F = (0 – 1/ 2 m vi² ) / (-d) = 1/ 2 1,3 kg (25 m/s)²  / 200 m = 2,03 N

Biofísica Final Agosto 20 2 Fluidos

2. Un deposito cerrado de gran sección (ver figura) contiene agua hasta una altura H = 0,90 m y por encima de ella, aire comprimido.

El agua (fluido ideal) sale por la base del tanque a través de un tubo cilíndrico horizontal cuya sección es mucho más pequeña que la del tanque.

La salida del tubo está en contacto con el aire a presión atmosférica normal ( 101,3 kPa). El agua emerge con una velocidad de 11,7 m/s. a presión del aire comprimido encerrado en el tanque es:

( usar |g| = 10 m/s² ; densidad del agua = 1 kg/dm³)

Seleccione una:

 

 77,44 kPa

█ 160,75 kPa

 595,45 kPa

 169,75 kPa

 

 

P + δ g h + 1/ 2 δ v² = constante ( Bernoulli)

 

Donde

P = presión

δ = densidad del gua = 1 kg/dm3 = 1.000 kg/m3

g = aceleración de la gravedad = 10 m/s2

h = altura del agua

v = velocidad del agua

 

dentro del tanque

P = presión del aire comprimido

h = altura del agua = H = 0,90 m

v = velocidad del agua dentro del tanque = 0 (la sección del tanque es mucho mayor que la del tubo de salida)

 

fuera del tanque

P = presión atmosférica = Patm = 101,3 kPa = 101.300 Pa

h = altura del tubo de salida = 0

v = velocidad de salida = 11,7 m/s

 

reemplazando e igualando

P + δ g H = Patm + 1/ 2 δ v²

 

Despejando P

P = Patm + 1/ 2 δ v² - δ g H = 101.300 Pa + 1/ 2 1.000 kg/m³ (11,7 m/s)²  - 1.000 kg 10 m/s² 0,90 m = 160.745 Pa = 160,75 kPa