Biofísica Cisale Final Agosto 20 8 Termodinámica

8. Dos moles de un gas ideal diatónico que ocupan un volumen de 10 litros, a 2 atm de presión, evolucionan isobáricamente y su temperatura final es de 200 K. Determine el calor intercambiado en calorías

Cp = 7 cal/K mol; Cv = 5 cal/K.mol; R = 0,082 L.atm/K.mol = 2 cal/K.mol = 8,311 J/K.mol

 

Q = Cp  n ΔT

 

Donde

Q = calor intercambio

Cp = calor especifico a presión contante = 7 cal /K.mol

n =  número de moles = 2

ΔT  = variación de temperatura = (Tf – To)

Tf = temperatura final = 200 K

To = temperatura inicial = Po Vo / n R  (de la Ecuación de estado de los gases ideales)

Po = presión inicial = 2 atm

Vo = volumen inicial = 10 L

R = constante de los gases ideales = 0,082 L.atm /K.mol

 

Reemplazando

Q = Cp n (Tf – Po Vo/ nR) = 7 cal/K.mol 2 mol (200 K – 2 atm 10 L / (2 mol 0,082 L.atm /K.mol ) = 1092,68 cal = 1093 cal

 

 

Biofísica Cisale Final Agosto 20 7 Mecánica

7. Martín, estudiante de Física, arroja una piedra al aire, hacia arriba, con una velocidad controlada y luego de un tiempo la recoge nuevamente en su mano. Con cámaras sacando fotos desde lejos y con un cronometro, logra construir el siguiente gráfico de altura en función del tiempo. De analizar ese movimiento, a Martín le queda en claro que:

  

 Seleccione una:

 

█ 1 segundo después de lanzar la piedra la velocidad es nula.

Verdadero

 

Según el gráfico en 1 seg llega  a la atura máxima que corresponde a la velocidad nula.

 

 1 segundo después de lanzar la piedra la velocidad es máxima

Falso

 

Según el gráfico en 1 seg llega  a la atura máxima que corresponde a la velocidad nula.

 

 1 segundo después de lanzar la piedra la aceleración cambia de signo

Falso

 

La aceleración de la gravedad siempre tiene el mismo signo

 

 1 segundo después de lanzar la piedra todavía le falta más la mitad de su trayecto

Falso

 

Le falta exactamente la mitad de su trayecto

 

Biofísica Cisale Final Agosto 20 6 Fluidos

6. Determine la diferencia de presión en Pascal que hay entre los extremos de un aneurisma (dilatación anormal de las paredes de una arteria o vena) de 10 cm de longitud por el que circula sangre con una velocidad de 10 cm/s. La viscosidad de la sangre es de 4,5 cp y el diámetro del aneurisma de 5,4 mm.

1 atm = 760 mmHg = 1,013 x 10⁶ barias = 1,013 x 10⁵ Pa

 

 

ΔP = R Q

 

Donde

ΔP = diferencia de presión

R = resistencia hidrodinámica = 8 π η L / S² (ecuación de Poiseuille)

η = viscosidad =4,5 cp = 4,5 x 10^-3 Pa s

L = longitud de la arteria = 10 cm = 0,10 m

S = sección de la arteria = π (d/2)²

d = diámetro = 5,4 mm = 5,4 x 10^-3 m

Q = caudal = v S

v = velocidad = 10 cm/s = 0,10 m/s

 

reemplazando

ΔP = 8 π η L / S²  v S  = 8 π η L v/ S  = 8 η L v / (d/2)²

ΔP  = 4 * 8 * 4,5 x 10^-3 Pa s 0,10 m 0,10 m/s / (5,4 x 10^-3 m)²  = 49 Pa

Biofísica Cisale Final Agosto 20 5 Mecánica

5. El grafico de la figura muestra la relación entre la energía cinética Ec y energía potencial Ep de un cuerpo en función de la velocidad que posee un cuerpo de masa m. Seleccione la opción correcta de acuerdo a gráfico

Seleccione una

 

█ La energía mecánica del cuerpo es siempre 50 J

Verdadera

 

Energía mecánica = energía cinética + energía potencial = 50 J

 

 La energía mecánica del cuerpo varía dependiendo de la velocidad

Falso

 

La energía cinética varía con la velocidad

 

 La energía potencial es máxima cuando la velocidad del cuerpo es de 1 m/s

Falso

 

La energía potencial es máxima cuando la velocidad es 0 m/s

 

Biofísica Cisale Final Agosto 20 4 Fluidos

4. Determine el valor de la presión sanguínea en mmHg a nivel de corazón en un caballo que se encuentra en estación (de pie), si la presión sanguínea medida en la arteria coccígea es de 120 mmHg y la diferencia de altura entre la arteria coccígea y el corazón es de 0,7 m.

Densidad de la sangre = 1,05 g/ml; g = 980 cm/s² = 9,8 m/s²

 

Pc = Pcc + δ g h

 

Donde

Pc = presión en el corazón

Pcc = presión en la arteria coccígea = 120 mmHg

δ = densidad de la sangre = 1,05 g/ml = 1.050 kg/m³

g = aceleración de la gravedad  = 9,8 m/s²

h = altura = 0,7 m

 

Pc = 120 mmHg + 1.050 kg/m³  9,8 m/s² 0,7 m (760 mmHg / 101.300 Pa) = 174,04 mmHg = 174 mmHg

 

Biofísica Cisale Final Agosto 20 3 Ondas

3. Tomas está hablando con un vecino en la vereda cerca de una avenida, a un volumen normal de 60 dB. Calcule la intensidad del sonido de la avenida (sin considerar la charla de Tomas con su vecino) si el nivel total de la intensidad de los sonidos combinados es 2,1 x 10^-6 W/m² .

Exprese el resultado en decibeles.

Io = 1 x 10^-12 W/m²

 

 

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

 

Donde

N.S. = nivel de sonido

I = intensidad de sonido

Io = umbral auditivo = 1 x 10^-12 W/m²

 

Reemplazando el NS Tomas y despejando I

I Tomas = 10^{(NS/10 dB)}  Io = 10^{(60 dB/10 dB)}  1 x 10^-12 W/m² = 10⁶  1 x 10^-12 W/m²  = 1 x 10^-6 W/m²

 

 

I total = I trafico + I Tomas

 

Donde

I total = intensidad total = 2,1 x 10^-6 W/m²

I trafico = intensidad del trafico

I Tomas = intensidad de la charla de Tomas = 1 x 10^-6 W/m²

 

Reemplazando y despejando I trafico

I trafico = I total – I Tomas = 2,1 x 10^-6 W/m² - 1 x 10^-6 W/m² = 1,1 x 10^-6 W/m²

 

 

Reemplazando en N.S.

N.S. = 10 dB log(I trafico / Io) = 10 dB log(1,1 x 10^-6 W/m² / 1 x 10^-12 W/m²) = 10 dB 6,041 = 60,41 dB = 60 dB

 

Biofísica Cisale Final Agosto 20 2 Ondas

2. El ángulo límite del medio A respecto del aire es 42º.

Determine el ángulo de refracción, en grados, que se forma cuando un rayo luminoso pasa desde un medio B al medio A con un ángulo de incidencia de 30º

Velocidad de la luz en el medio B = 225000 km/s

Velocidad de la luz en el aire  = 3x10⁸ m/s

 

nA sen θc = n2 sen 90º

 

donde

nA = índice medio A

θc = ángulo incidencia critico= 42º

n2 = índice del aire = 1

 

despejando nA

nA = n2 sen 90º / sen 42º = 1 / sen 42º

 

 

 

nB sen θ1 = nA sen θ2

 

donde

nB = índice del medio B = C / vB

C = velocidad de la luz en el aire = 3x10⁸ m/s = 300.000 km/s

vB = velocidad de la luz en el medio B = 225.000 km/s

θ1 = ángulo incidencia = 30º

nA = índice medio A = 1 / sen 42º

θ2 = ángulo refracción

 

despejando sen θ2

sen θ2 = nB senθ1 / nA = 300.000 km/s / 225.000 km/s sen 30º sen 42º = 0,446

θ2 = arc sen (0,446) = 26,50º = 26º