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Física

Modelo 1 Final

 Física para agronomía 63

2005

Altillo.com

Datos a utilizar en los problemas: densidad del agua 1000 kg/m3, aceleración de la gravedad

10 m/s2, calor latente de vaporización del agua: 540 cal/g

1. Una esfera de policarbonato de densidad 1,2 g/cm3 y 1 cm de radio se suelta desde el fondo del recipiente de gran sección conteniendo glicerina (densidad = 1,3 g/cm3). Luego de recorrer 10 cm puede considerarse que alcanzó la velocidad límite de 1 cm/s.

1.a. Dibujar las fuerzas que actúan sobre la esfera cuando ésta recorrió 5 cm y calcular la pérdida de energía mecánica que experimenta desde que se la suelta hasta alcanzar la velocidad límite.

1.b. Calcular el coeficiente de viscosidad de la glicerina.

1.c. Una vez que emerge y se encuentra en equilibrio, calcular la fracción del volumen total de la esfera que queda sumergido.

2. Un tanque de gran sección, abierto a la atmósfera contiene agua a un nivel que se mantiene constante.

A 2 m de la base y en su pared lateral se practica un orificio, siendo la velocidad de salida del agua 10 m/s.

2.a. Calcular la altura de la superficie libre del agua desde la base del tanque, suponiendo fluido ideal en régimen laminar y estacionario.

2.b. Se inserta en el orificio de salida la flor de una regadera que posee 20 agujeros de 1 mm2 cada uno calcular el caudal total de salida. Desprecie la diferencia de nivel entre agujeros.

3. Un macetero lleno con tierra tiene agua sólo en poros de radio menor que (2,0 ± 0,1) μm.

El coeficiente de tensión superficial del agua a la temperatura del macetero es (0,074 ± 0,001) N/m y el

ángulo de contacto entre el agua y la tierra es próximo a 0º, calcular:

3.a. el potencial mátrico del suelo en esas condiciones y su indeterminación relativa porcentual.

3.c. el potencial agua respecto de la base en un punto del macetero ubicado a 20 cm de ella.

4. Un motor térmico funciona entre una gran masa de agua, a 100 ºC y 1 atm, en equilibrio con su vapor y el

ambiente que está a 27 ºC. Posee un rendimiento de 0,16 y la potencia de salida es 1000 W. Si el motor

realiza 30 ciclos por minuto.

4.a. Calcule la masa de vapor que se condensa en la fuente caliente por ciclo.

4.b. Es reversible dicho motor? Justifique numéricamente la respuesta.

4.c. Halle la variación de entropía de la máquina, del medio exterior y del universo por ciclo.

Decir justificando la respuesta si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas.

5.a. Si la energía mecánica de un cuerpo se mantiene constante puede afirmarse que sobre él sólo actúan fuerzas conservativas.

5.b. El segundo principio de la termodinámica afirma que nunca es posible transformar el calor extraído de una fuente íntegramente en trabajo.

5.c. Si la densidad de un líquido A es mayor que la de otro B también la viscosidad de A es mayor que la de B.

5.d. La cantidad de energía por unidad de área y de tiempo que emite un cuerpo gris a 128 °C es aproximadamente el doble que a 64 °C

5.e. Al incrementar la intensidad de luz que produce efecto fotoeléctrico sobre un cierto metal se incrementa la velocidad con que se desprenden los electrones del metal

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RESPUESTAS FINAL MODELO 1

1.a. 5.104 erg 1.b. 22,2 poise 1.c. 92,3%

2.a. 7 m 2.b. 0,2 litro/s

3.a. –74 kPa 6,3 % 3.b. –72 kPa

4.a. 5,54 g 4.b. No, rendimiento ideal = 0,2 > rendimiento real = 0,16

4.c.

ΔSmotor = 0 J/K ΔSFcal = –33,5 J/K ΔSFfria = 35 J/K ΔSuni = 1,5 J/K

5. a) F b) F c) F d) V e) F

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