Biofísica Final Jul 24 TA 3 Mecánica

Un trineo parte desde el reposo en su viaje hacia abajo desde la cima de una loma. Cuando desciende hasta la mitad de la altura de la loma, su rapidez es de 25 m/s y ha perdido un cuarto de su energía mecánica inicial (considerando que la energía potencial se mide desde la base de la loma) Cual es la altura de dicha loma ¿

 

□ 41,67 m	█ 125 m	□ 62,5 m
□ 90 m	□ 250 m	□ 31,25 m

 

Emi = Eci + Epi

 

Donde

Emi = energía mecánica inicial = Eci + Epi

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

m = masa

vi = velocidad inicial = 0

Epi = energía potencial inicial = m g hi

g = aceleración de la gravedad = 10 m/s²

hi = altura inicial

 

Emf = energía mecánica final (a mitad de la altura de la loma) = 3/ 4 Emi

Ecf = energía cinética final

vf = velocidad inicial = 25 m/s

Epf = energía potencial inicial = m g hf

hf = altura final = 1/ 2 hi

 

Reemplazando

1 /2 m vf^2 + m g (1/ 2 hi) = 3 /4 (m g hi)

 

Despejando hi

hi = 2 vf^2 / g = 2 (25m/s)^2 / 10 m/s² = 125 m

 

 

Biofísica Final Jul 24 TA 2 Mecánica

 Se hace descender un bloque verticalmente mediante una soga que ejerce una tensión constante de 135 N de intensidad. El bloque desciende inicialmente a 5 m/s y se detiene luego de bajar 10 m. La masa del bloque en kg es:

 

□ 14,21	█ 12	□ 15,43
□ 12,86	□ 16,87	□ 11,25

 

∆Em = Wfnc

 

Donde

∆Em = variación de la energía mecánica = Emf - Emi

 

Emf = energía mecánica final = Ecf + Epf

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

m = masa

vf = velocidad final = 0

Epf = energía potencial final = m g hf

g = aceleración de la gravedad = 10 m/s²

hf = altura final = 0 m

 

Emi = energía mecánica inicial = Eci + Epi

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

vi = velocidad inicial = 5 m/s

Epi = energía potencial inicial = m g hi

hi = altura inicial = 10 m

 

Wfnc = trabajo de las fuerzas no conservativas = T d cos 180°

T = tensión = 135 N

d = distancia recorrida = 10 m

 

Reemplazando

-1/2 m vi^2 – m g hi = - T d

 

Despejando m

m = T d / (1/2 vi^2 + g hi) = 135 N 10 m / (1/ 2 (5 m/s)^2 + 10 m/s² 10 m) = 12 kg

 

 

Biofísica Finales 2024

Biofísica Finales

Finales 2024

Febrero 2024 

Tema A1

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Julio 2024 

Tema A

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 Agosto 2024 

Tema D

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Indice

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Biofísica Final Jul 24 TA 1 Mecánica

El gráfico de velocidad en función del tiempo corresponde a un cuerpo que describe una trayectoria rectilínea sobre cierto eje x. Si en el instante t = 0 seg se encuentra en la posición x = 170 m, indicar correcta 

 

Distancia recorrida = área debajo de la curva

 

 

 

Area roja = 20 m/s 5 s = 100 m

Area azul = (-20 m/s) (10 s – 5 s) = - 100 m

Area verde = ( -20 m/s) (16 s – 10 s) = - 120 m

 

□ Entre t = 0 y t = 16 s NO vuelve a estar en la posición x = 170 m

Falso

x = xo + área roja + área azul = 170 m + 100 m – 100 m = 170 m

 

□ Entre t = 0 y t = 10 s pasa por la posición x = 0 m

Falso

x = xo + área roja + área azul = 170 m + 100 m – 100 m = 170 m

 

□ En t = 5 s su posición x = 120 m

Falso

x = xo + área roja = 170 m + 100 m = 270 m

 

□ En t = 10 s su posición x = 0 m

Falso

x = xo + área roja + área azul = 170 m + 100 m – 100 m = 170 m

 

□ En t = 16 s su posición x = 0 m

Falso

x = xo + área roja + área azul + área verde = 170 m + 100 m – 100 m – 120 m = 50 m

 

█ En t = 16 s su posición x = 50 m

Verdadero

x = xo + área roja + área azul + área verde = 170 m + 100 m – 100 m – 120 m = 50 m

 

  

Biofísica 2 P CISALE Jul 24 – 10 Electricidad

Un condensador plano formado por dos placas paralelas de 2 m² de área que se encuentran separadas una distancia de 5 mm es conectado a una fuente de alta tensión de 10 kV. Cuál es la carga almacenada si estas encuentran inmersas en el vacío

Datos: εo = 8,85 x 10^-12 F/m

 

Q = C V

 

Donde

Q = carga

C = capacidad = εo A / d

εo = permitividad del vacío = 8,85 x 10^-12 F/m

A = área de cada placa= 2 m²

d = distancia de separación = 5 mm = 0,005 m

V = tensión de la fuente = 10 kV = 10000 V

 

reemplazando

Q = εo A / d V = 8,85 x 10^-12 F/m 2 m² / 0,005 m 10000 V = 3,54 x 10^-5 C = 35,4 μC

 

Biofísica 2 P CISALE Jul 24 – 9 Ondas

Un auto y un camión comienzan a tocar simultáneamente la bocina en la calle. Si el nivel sonoro de ambos sonidos combinados es de 80,41 dB, determine el nivel de sensación sonora de la bocina del auto.

Dato: Io = 1 x 10^-12 W/m²; Intensidad de la bocina del camión = 1 x 10^-4 W/m²

  

NS = 10 dB log (I / Io)

 

Donde

NS = nivel sonoro = 80,41 dB

I = intensidad de ambos sonidos = Ia + Ic

Ia = intensidad del auto

Ic = intensidad del camión = 1 x 10^-4 W/m²

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

 

Reemplazando y despejando Ia

Ia = 10^(NS / 10 dB) Io – Ic = 10^(80,41 dB/10 dB) 1 x 10^-12 W/m² - 1 x 10^-4 W/m² = 1 x 10^-5 W/m²

 

NSa = 10 dB log (Ia / Io)

 

Donde

NSa = nivel sonoro del auto

I = intensidad de ambos sonidos = Ia + Ic

Ia = intensidad del auto = 1 x 10^-5 W/m²

 

Reemplazando

NSa = 10 dB log (1 x 10^-5 W/m² / 1 x 10^-12 W/m²) = 70 dB

 

Biofísica 2 P CISALE Jul 24 – 8 Electricidad

Se tienen 3 cargas alineadas horizontalmente en el vacío, ubicadas como muestra la figura. Sabiendo que el módulo de la fuerza resultante sobre q3 es de 64,6 N, determine el valor de q3.

Datos: k = 9 x 10^9 N.m²/C²; valor de las cargas (modulo) q1 = q2 = 7 μC; fuerza entre q2 y q3 = 39,4 N

 

Diagrama de fuerzas sobre q3

 

F3 = F13 + F23

 

Donde

F3 = fuerza sobre la carga 3 = 64,6 N

F13 = fuerza que genera la carga 1 sobre la carga 3 = k q1 q3 / d13^2

k = constante de Coulomb = 9 x 10^9 N.m²/C²

q1 = módulo de la carga 1 = 7 μC = 7 x 10^-6 C

q3 = módulo de la carga 3

d13 = distancia entre la carga 1 y 3 = 2 cm + 8 cm = 10 cm = 0,10 m

F23 = fuerza que genera la carga 2 sobre la carga 3 = 39,4 N

 

Reemplazando y despejando q3

q3 = (F3 – F23) d13^2 / (k q1) = (64,6 N – 39,4 N) (0,10 m)^2 / (9 x 10^9 N.m²/C² 7 x 10^-6 C) = 4 x 10^-6 C