FÍSICA FARMACIA. Examen Final Ordinario

Transcripción

1 FÍSICA FARMACIA. Exmen Finl Ordinrio. -- Apellidos y nombre PROBLEMA (Experimentl,.5 p) En el lbortorio de Físic se quiere verificr si el y y proceso de vcido de un buret en función del tiempo se just un ley del tipo siguiente: donde y represent l ltur de l superficie libre del líquido sobre l boquill de slid en el instnte del proceso en que se h vcido un volumen del líquido utilizdo (gu, densidd = g/cm ). (Dich ley de vcido se obtiene plicndo l ecución de continuidd l contenido de l buret bjo l hipótesis de que el flujo másico de descrg es proporcionl l ltur y). Pr ello se hn tomdo vlores de los tiempos t de vcido de cutro distintos volúmenes, que se presentn en l tbl, utilizndo un buret cuys crcterístics precen en l tbl. Se pide: ) Clculr l sección interior S de l buret prtir de los dtos contenidos en l tbl. b) Explicr qué nálisis de dtos conviene hcer pr obtener el vlor de l constnte C de vcido. C y c) Relizr el procesdo de dtos de l tbl, hcer en ppel milimetrdo l representción gráfic más conveniente y clculr l constnte C y su error. (Not: en el trtmiento de errores se puede considerr que l densidd del gu es un vlor excto). Ayud: l relción entre el Tbl Tbl volumen de líquido vcido y t (s) Dt (cm ) D l ltur y en culquier instnte,4, 4,, 8,85,,, es y L h 5,, 6,, 4,94,,, dm exp D (cm ) = 5, L (cm) =,5, h (cm) = 4,5, Superior cm Inferior C t S y L h S y Cy PROBLEMA ( p) L figur muestr un brzo (ms m =.5 kg) sosteniendo un bol de ms M. Se indicn ls fuerzs que ctún y sus respectivos puntos de plicción. Si el músculo deltoides, que se insert formndo un ángulo = 5.4º, puede soportr como máximo un tensión T = 5 N, clculr cuál es el máximo vlor de l ms M que puede sostenerse con el brzo extendido y cuál es el vlor de l fuerz de rección R indicd en l figur (módulo y ángulo respecto l horizontl). T O R mg b Mg 5 cm b 4 cm

2 PROBLEMA (.5 p) Un dipsón emite un tono puro de frecuenci 44 Hz, que es percibido por un receptor con un nivel de presión donde gsonor es el coeficiente de 6 db. dibático Sbiendo que y Mel esnivel l ms de presión moleculr sonor del gs. está ddo por LP log p p ref, donde el nivel de referenci de presión es p ref = -6 P, y sbiendo que el ire circundnte se encuentr 7 ºC, se pide: ) Determinr l longitud de ond de este tono. b) Escribir l ecución de l ond sonor, especificndo su mplitud (en P), su número de onds y su frecuenci ngulr. c) Suponiendo que l tempertur del ire se redujese hst ºC, qué vriciones sufrirín l frecuenci ngulr y l longitud de ond? g R T Ayud: L velocidd del sonido en un gs está dd en función de l tempertur bsolut T por l expresión: v M Dtos: ms moleculr del ire: Constnte de los gses: Coeficiente dibático: - M.89 kg mol R 8.4 J K - mol - g.4 PREGUNTA 4 ( p) Durnte un competición deportiv escolr, un chico de ms m trep por un cuerd en 5 s. Un chic de ms.8m trep por l mism cuerd hst l mism ltur en un tiempo de 4 s. Quién h desrrolldo un trbjo myor? Cuál de los dos desrroll myor potenci? Conteste rzondmente, suponiendo que mbos scienden con velocidd constnte. PREGUNTA 5 ( p) Un gs sufre el proceso en dos etps que se represent en el digrm P- djunto. Contestr ls siguientes pregunts cerc del trbjo de este proceso: ) Qué signo tiene el trbjo socido? b) Clculr el trbjo de l etp. Expresr el resultdo en julios. c) Clculr el trbjo de l etp. Expresr el resultdo en julios. d) Cuál es el trbjo del proceso inverso? Expresr el resultdo en julios..5. P (br) 5 (litro) PREGUNTA 6 ( p) Ls plnts similn crbono medinte el proceso de fotosíntesis, mnteniendo durnte su vid l mism proporción de cd isótopo de crbono que existe en l tmósfer. Pero cundo l plnt muere el crbono-4 ( 4 C), rdictivo, se v desintegrndo y los restos vegetles se empobrecen en dicho isótopo. En un lbortorio de físic se tiene un muestr de mder ntigu que present un ctividd de 97 Bq, mientrs que un muestr de mder reciente de igul ms tiene un ctividd de 5 Bq. Si el periodo de semidesintegrción del 4 C es de 559 ños, determinr l ntigüedd de l muestr.

3 FÍSICA FARMACIA. Exmen Finl Ordinrio. Solucionrio. -- PROBLEMA (Experimentl,.5 p) En el lbortorio de Físic se quiere verificr si el y y proceso de vcido de un buret en función del tiempo se just un ley del tipo siguiente: donde y represent l ltur de l superficie libre del líquido sobre l boquill de slid en el instnte del proceso en que se h vcido un volumen del líquido utilizdo (gu, densidd = g/cm ). (Dich ley de vcido se obtiene plicndo l ecución de continuidd l contenido de l buret bjo l hipótesis de que el flujo másico de descrg es proporcionl l ltur y). Pr ello se hn tomdo vlores de los tiempos t de vcido de cutro distintos volúmenes, que se presentn en l tbl, utilizndo un buret cuys crcterístics precen en l tbl. Se pide: ) Clculr l sección interior S de l buret prtir de los dtos contenidos en l tbl. b) Explicr qué nálisis de dtos conviene hcer pr obtener el vlor de l constnte C de vcido. dm C y c) Relizr el procesdo de dtos de l tbl, hcer en ppel milimetrdo l representción gráfic más conveniente y clculr l constnte C y su error. (Not: en el trtmiento de errores se puede considerr que l densidd del gu es un vlor excto). Ayud: l relción entre el Tbl Tbl volumen de líquido vcido y t (s) Dt (cm ) D l ltur y en culquier instnte,4, 4,, es 8,85,,, y L h 5,, 6,, 4,94,,, exp D (cm ) = 5, L (cm) =,5, h (cm) = 4,5, Superior cm Inferior C S y t L h S y ) L prte grdud de buret es un cilindro recto de ltur L = (.5.) cm y volumen = (5.) cm. S L cm DS D DL cm.5 L L.5.5 b) Puesto que l ltur sobre el punto de slid depende exponencilmente del tiempo, interes convertir los dtos de volúmenes ddos en l tbl en dtos de ltur y sobre el punto de slid (clculndo cd y de cuerdo con l fórmul indicd en l yud), y hcer luego un representción semilogrítmic log en función del tiempo t. Esto rendirá un gráfic linel cuy pendiente será igul C/ S, y prtir de l determinción experimentl de l mism podremos clculr l constnte C del vcido. C ln y ln y t S Cy

4 FÍSICA FARMACIA. Exmen Finl Ordinrio. Solucionrio. -- PROBLEMA (Continución) t (s) Dt (cm ) D,4, 4,, 8,85,,, 5,, 6,, 4,94,,, 4, y L h D y L D D Dh D t (s) Dt y (cm) Dy t (s) Dt ln y D(ln y),4, 4,96,6,4,,76,88 8,85,,4,4 8,85,,586,5 5,, 5,84,47 5,,,59,8 4,94, 8,8,5,94,,958,87 L L DN =. DN =.9,9,8 N =.79 DN =.9 N N N ln y,7,6,5,4,, DN DN DN.9..4 D D D.6..6 s DD DD DD...6 s N m D s,,,9,8 D =. s DD =.s DD =.s D =.6 s N = t t (s) Dm N - DN DD.7 s D D Relción de l pendiente experimentl m y l constnte C m C S m S g cm.4.7 s.794.6cm C S m.4g cm s DC S m D m DS S Dm.8 g cm s 4

5 FÍSICA FARMACIA. Exmen Finl Ordinrio. Solucionrio. -- PROBLEMA ( p) L figur muestr un brzo (ms m =.5 kg) sosteniendo un bol de ms M. Se indicn ls fuerzs que ctún y sus respectivos puntos de plicción. Si el músculo deltoides, que se insert formndo un ángulo = 5.4º, puede soportr como máximo un tensión T = 5 N, clculr cuál es el máximo vlor de l ms M que puede sostenerse con el brzo extendido y cuál es el vlor de l fuerz de rección R indicd en l figur (módulo y ángulo respecto l horizontl). T O R mg b Mg 5 cm b 4 cm Equilibrio de momentos respecto l punto O: M O De est ecución despejmos l ms máxim M correspondiente l máxim tensión T: b Mg T sin mg T sin mg.5 5 sin5.4º M kg b g Equilibrios de fuerzs: Eje X Eje Y FX F Y T O Y R mg b Mg X 5 cm b 4 cm T sin Rsin mg Mg T cos R cos R sin T sin mg Mg R cos T cos T sin mg Mg tn T cos R T cos cos.8 R 46 N.7º 5

6 FÍSICA FARMACIA. Exmen Finl Ordinrio. Solucionrio. -- PROBLEMA (.5 p) Un dipsón emite un tono puro de frecuenci 44 Hz, que es percibido por un receptor con un nivel de presión donde gsonor es el coeficiente de 6 db. dibático Sbiendo que y Mel esnivel l ms de presión moleculr sonor del gs. está ddo por LP log p p ref, donde el nivel de referenci de presión es p ref = -6 P, y sbiendo que el ire circundnte se encuentr 7 ºC, se pide: ) Determinr l longitud de ond de este tono. b) Escribir l ecución de l ond sonor, especificndo su mplitud (en P), su número de onds y su frecuenci ngulr. c) Suponiendo que l tempertur del ire se redujese hst ºC, qué vriciones sufrirín l frecuenci ngulr y l longitud de ond? g R T Ayud: L velocidd del sonido en un gs está dd en función de l tempertur bsolut T por l expresión: v M Dtos: ms moleculr del ire: Constnte de los gses: Coeficiente dibático: - M.89 kg mol R 8.4 J K - mol - g.4 ) Longitud de ond de este tono: clculmos primero l velocidd de propgción. v Relción entre l velocidd de propgción, l frecuenci y l longitud de ond b) Ecución de l ond: px t p coskx t Cálculo de l mplitud p :, v f p p L P log 6 db 6 log 6 g R T M v m f 44 (Suponemos fse inicil nul y desplzmiento x ) p P 47.6 m/s Número de onds y frecuenci ngulr: k / / m p x, t cos7.95 x t P f rd s c) El cmbio de tempertur del ire supone un cmbio en ls propieddes elástics del medio de trnsmisión de l ond, y por tnto un cmbio en l velocidd de propgción. Como l frecuenci de l ond emitid no cmbi, y que ést depende del ritmo de vibrción del dipsón, l frecuenci ngulr no cmbirá respecto l cálculo nterior. Pero puesto que l velocidd de propgción sí cmbi, deberá cmbir l longitud de ond. Los nuevos vlores son: v g R T M m/s v.6.75 m f 44 6

7 FÍSICA FARMACIA. Exmen Finl Ordinrio. Solucionrio. -- PREGUNTA 4 ( p) Durnte un competición deportiv escolr, un chico de ms m trep por un cuerd en 5 s. Un chic de ms.8m trep por l mism cuerd hst l mism ltur en un tiempo de 4 s. Quién h desrrolldo un trbjo myor? Cuál de los dos desrroll myor potenci? Conteste rzondmente, suponiendo que mbos scienden con velocidd constnte. El chico: DU mgh Al scender por l cuerd hst un ltur h l energí potencil se increment en ls siguientes cntiddes: El trbjo relizdo por cd uno de ellos es igul l incremento de energí potencil (estrictmente hblndo, es igul l menos incremento de energí potencil, pero quí considerremos el vlor bsoluto de ese trbjo). L potenci es igul l trbjo dividido por el tiempo El trbjo relizdo por el chico es myor, y que su peso es myor; pero l potenci desrrolld es l mism. L chic: D U.8 mgh El chico: W mgh / 5.mgh L chic: W.8 mgh/ 4. mgh PREGUNTA 5 ( p) Un gs sufre el proceso en dos etps que se represent en el digrm P- djunto. Contestr ls siguientes pregunts cerc del trbjo de este proceso: ) Qué signo tiene el trbjo socido? b) Clculr el trbjo de l etp. Expresr el resultdo en julios. c) Clculr el trbjo de l etp. Expresr el resultdo en julios. d) Cuál es el trbjo del proceso inverso? Expresr el resultdo en julios..5. P (br) 5 (litro) ) El signo del trbjo es negtivo, y que se trt de un proceso de compresión (volumen finl menor que el inicil) 5 b) Trbjo de l etp. Representdo por el áre del rectángulo.5 P 5 m 75 J c) Trbjo de l etp. Representdo por el áre del rectángulo más el áre del triángulo 5 5 W c. P 5 m.5. P 5 m J P (br) rectángulo triángulo d) El proceso inverso es un proceso de expnsión, con trbjo positivo, cuyo vlor será igul l sum de los trbjos b) y c) nteriores: W W b W 75 45J 55 J c W b (litro)

8 PREGUNTA 6 ( p) Ls plnts similn crbono medinte el proceso de fotosíntesis, mnteniendo durnte su vid l mism proporción de cd isótopo de crbono que existe en l tmósfer. Pero cundo l plnt muere el crbono-4 ( 4 C), rdictivo, se v desintegrndo y los restos vegetles se empobrecen en dicho isótopo. En un lbortorio de físic se tiene un muestr de mder ntigu que present un ctividd de 97 Bq, mientrs que un muestr de mder reciente de igul ms tiene un ctividd de 5 Bq. Si el periodo de semidesintegrción del 4 C es de 559 ños, determinr l ntigüedd de l muestr. Actividd de un muestr rdictiv (desintegrciones por unidd de tiempo) dn N donde es l constnte de desintegrción dd por ln T T = 559 ños, periodo de semidesintegrción Número N de núcleos rdictivos que quedn trnscurrido el tiempo t (número inicil N ): N N exp t Actividd muestr reciente (t = ) dn t N ln 559 N 5 Actividd muestr ntigu (t = t) dn tt N ln 559 N ln exp t dn dn tt t exp ln 559 t t ln ln ños 8