1º Parcial T | Biofísica (2019)

Física e Introducción a la Biofísica

1P2C2019

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TEMA 7

APELLIDO:

SOBRE Nº:

NOMBRES:

Duración del examen: 1.30hs

DNI/CI/LC/LE/PAS. Nº:

CALIFICACIÓN:

Apellido del evaluador:

Lea atentamente cada pregunta y responda en los espacios pautados. Para las preguntas de opción múltiple marque con una X la opción correspondiente a la respuesta correcta. En todos los casos, marque una y sólo una opción . Si marca más de una opción, la pregunta será anulada.

Ejercicio N°1 ( 1 punto)

Un ladrón roba un banco. El auto donde lo esperan sus cómplices está 100 metros a la derecha de la puerta. 70 metros a la izquierda de la misma hay un policía que parte del reposo y corre a atraparlo. Si el ladrón corre a velocidad constante de 5 km/h; y el policía acelera 2 segundos a 2 m/s² y luego mantiene esa velocidad constante, marque con una cruz la opción correcta

X	a) A los 43,5 segundos el policía apresa a los cómplices en el auto antes de que el ladrón llegue
	b) A los 72 segundos el ladrón llega al auto y escapa con los cómplices sin que el policía los alcance
	c) El policía apresa al ladrón y a los cómplices en el auto a los 43,5 segundos de iniciada la persecución
	d) El ladrón llega al auto 26,5 segundos más tarde que el policía

Posición policía = 0 m

Posición ladrón = 70 m

Posición cómplices = 170 m

Policía

MRUV

Corre durante dos segundos con un aceleración de 2m/s² partiendo del reposo.

Vf = Vo + a . t = 0m/s + 2m/s² . 2 s = 4 m/s

Xf = Xo + Vo . t + ½ a . t² = 0m + 0m/s . 2s + ½ 2m/s ² . (2s)² = 4 m

Al finalizar su MRUV el policía se desplazó 4 metros en dos segundos.

MRU

Luego realiza un MRU durante el tiempo que le resta hasta llegar al vehiculo.

Xf = Xo + V . t = 4 m + 4 m/s . 41,5 s = 170 m

Al finalizar su desplazamiento el policía se desplazó 170 metros en 43,5segundos.

Ladrón (MRU)

Xf = Xo + Vo . T

X = 70 m + 1,39 m/s . 43,5 s = 130 m 5km/h . 1000/3600 = 1,39 m/s

Al finalizar su MRU el ladrón se desplazó hasta 130m del punto inicial del policía en 43,5 segundos

Por lo tanto a los 43, 5 segundos el policía apresa a los cómplices del auto antes que el ladrón llegue.

Ejercicio N°2 ( 1 punto)

Calcule la constante K de Henry para el gas B si en un recipiente hay una mezcla de gases A y B y la presión ejercida por el gas A es de 0,2 atm, y su fracción molar es 0,125. Datos: [B]= 0,03 mol/l

Pp = Pt . Xm

Pt = Pa / Xa = 0,2 atm / 0,125 = 1,6 atm

Pb = Pt . Xb = 1,6 atm . 0,875 = 1,4 atm

[B] = Kb . Pb

0,03 mol/l = Kb . 1, 4 atm

Kb = 0,021 M/atm

Respuesta……………………. Kb = 0,021 M/atm

Ejercicio N°3 (1 punto)

Por simple curiosidad Manuel deja caer su chupete desde el borde del balcón de su casa que se encuentra a 15 m de altura de la calle. Sin embargo, el chupete no llega hasta el piso, sino que aterriza sobre un techo que se encuentra a 2,5 m de la calle. Determine la velocidad final del mismo (en km/h). Dato: g = 980 cm/s²

Posición balcón = 15 m

Posición techo = 2,5 m

Posición suelo = 0 m

Yf = Yo + Vo . t + ½ a . t²

2,5 m = 15 m + 0m/s . t - ½ 9,8 m/s² . (t)²

- 12,5m = - ½ 9,8 m/s² . (t)²

12,5m = 4,9 m/s² . (t)²

t = 1,6 s

Vf = Vo + a . t = 0m/s - 9,8 m/s² . 1,6 s = -15,65 m/s

-15,65 m/s . 3600/1000 = - 56,3 km/h

Respuesta:………… - 56,3 km/h

Ejercicio N°4 (1 punto)

Determine la masa de plomo sólido (en g) que se encuentra a 473 K y que resulta necesaria para lograr una temperatura final de 0,2 °C en un recipiente adiabático. En dicho recipiente se encuentran 20 ml de agua y 0,023 kg de hielo en equilibrio térmico.

Datos: Ce_Pb = 0,03 cal/g.°C; Ce_hielo = 0,5 cal/g.°C; Cfusión_hielo = 80 cal/g; Ce_agua = 1 cal/g.°C ; δ = 1 g/cm³

Qa + Qc = 0

m_hielo . Cfusión_hielo + m_{agua + hielo} . Ce_agua (Tf – Ti)_agua + m_pb. Ce_pb (Tf – Ti)_pb = 0

23g . 80 cal g + 43 g . 1 cal/g °c . (0,2 – 0)°C + m_pb. 0,03 cal/g °c . (0,2 – 200)°C = 0

1840 cal + 8.6 cal + m_pb.(-5,994) cal/g = 0

1848,6 cal = m_pb. 5,994 cal/g

m_pb= 308,41 g

Respuesta:………… m_pb= 308,41 g

Ejercicio N°5 (1 punto) Marque con una cruz la opción correcta

Teniendo en cuenta la ecuación de continuidad indique la opción correcta.

Referencias: C = caudal, S = sección, r = radio, V = velocidad

Datos: S₂= S_{3 ;}S₁ < S₃; V ₄ > V₁

	a) r₁ > r₂
	b) C₁ = C₄ ≠ C₂₃
X	c) V₃< V₄
	d) S₄ > S₃

visto que

S1 < S2 = S3 entonces V1 > V2 = V3

V4 > V1 entonces S4 < S1

Por lo tanto

S4 < S1 < S2 = S3

V4 > V1 > V2 = V3

Opción correcta C

Ejercicio N°6 (1 punto)

Un sistema formado por 1 mol de un gas ideal con un volumen de 9,6 dm ³ y a 78°C (estado A), se expande manteniendo su presión constante hasta llegar a otro estado B. Determinar el volumen del estado B si durante la expansión la energía interna varía en 61 J y el calor intercambiado es de 51 cal. Datos: R = 0,082 l atm/Kmol = 2 cal/Kmol = 8,31 J/Kmol

Δ U = Q – W

W= P . (Vf - Vi)

61 joules = 0,6 l . atm

51 cal = 2,091 l . atm

Δ U = Q – W

0,6 l . atm = 2,091 l . atm – W

W = 1,49 l . atm

1,49 l . atm = P . (Vf – 9,6 l)

P . V = n . R . T

P . 9,6 l = 1 mol . 0,082 (l atm/K mol) . 351 K

P = 3 atm

1,49 l . atm = 3 atm . (Vf – 9,6 l)

0,5 l = Vf – 9,6 l

Vf = 10,1 l

Respuesta:………… Vf = 10,1 l

Ejercicio N°7 (1 punto)

Se realizó una experiencia similar a la realizada por Joule (equivalente mecánico del calor), pero en lugar de agua se usaron 60 g de otro líquido y la variación de temperatura ( ∆T) obtenido fue de 2 K. Calcule el calor específico (Ce) (en cal/g°C) del líquido sabiendo que se usaron 2 pesas, cada una de 400 g de masa y se dejaron caer 40 veces cada una desde una altura de 96 cm. Datos: g = 9,8 m/s²; 1 cal = 4,18 J

W = 2 . n . m . g . h

W = 2. 40 . 0,4kg . 9,8 m/s² . 0,96 m = 301, 1 Joules

301,1 Joules = 72, 46 cal

Q = m . Ce . (Tf – Ti)

72, 46 cal = 60g . Ce . 2°C

Ce= 0,6 cal/ g°C

Respuesta:………… Ce = 0,6 cal/ g°C

Ejercicio N°8 (1 punto)

Determine el diámetro que debe tener el émbolo mayor de una prensa hidráulica para obtener una fuerza de 2500 N, cuando se aplica una fuerza de 150 N al émbolo menor, que tiene un área de 22 cm². Exprese el resultado en m

F1/ A1 = F2 / A2

150 N / 22 cm² = 2500 N / A2

A2 = 366,7 cm²

A2 = 3,14 . r²

366,7 cm² = 3,14 . r²

r = 10,8 cm

d = 2 . r = 2 . 10,8 cm = 21,61 cm

21,61 cm = 0,2161 metros

Respuesta: …0,2161 metros

Ejercicio N°9 (1 punto) Marque con una X la opción correcta

Hay tres habitaciones, A, B Y C. Sus paredes son de 2 m de altura, lo que varía entre una y otra es la superficie:

· Superficie de A: 20 m²

· Superficie B: 27,5 m²

· Superficie C: 39 m²

Si en los tres casos hay una masa de vapor de 180 g, determine cuál de las siguientes afirmaciones es la correcta

	a) La humedad absoluta en A es < que la humedad absoluta en C
	b) La humedad absoluta en B es > que la humedad absoluta en A
X	c) La humedad absoluta en C es < que la humedad absoluta en B
	d) La humedad absoluta en C es > que la humedad absoluta en A

HA = m vapor / volumen de aire

Volumen = Superficie . Altura

Va = 20 m² . 2 = 40m³

Vb = 27,5 m² . 2 = 55 m³

Vc = 39 m² . 2 = 78 m³

A mayor volumen menor HA

Entonces HA c < HA b < HA a

RTA Opción C

Ejercicio N°10 (1 punto)

Para construir una cámara frigorífica que mantenga los alimentos a -4 °C dentro de una habitación a 20 °C; se cuenta con 3 m² de un plástico aislante de 3 cm de espesor con un coeficiente de conductividad térmica de 4. 10^-5 cal/cm.°C.seg. Indique la cantidad de calor transmitida por segundo

1m² = 10000cm²

3m²= 30000 cm²

Q/t = k . A . (Tf – Ti) / Δ x

Q/t = 4. 10^-5 cal/cm . °C . s . 30000 cm² . [ 20°C - (-4)°C] / 3 cm = 9,6 cal /s

Respuesta:……… Q/t = 9,6 cal /s