Persentacion

1. PHYSICS

2. HELICO | MOTIVATION
Física cuántica
Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=uHrCIWsxMt0

3. HELICO | THEORY
ROZAMIENTO
Fuerza de rozamiento estático - cinético
I. Reacción por contacto
• Sea la experiencia:
• Se lanza un bloque sobre una superficie.
RC = fN
MRU
fN
RC
fRoz
Movimiento
desacelerado
Si una de las
superficies es lisa
Si ambas superficies
son rugosas o áspera
• Siendo: RC reacción por contacto, fN fuerza normal y
fRoz fuerza de rozamiento.
La reacción de la superficie se descompone en:
𝐑𝐂 = 𝐟𝐍 + 𝐟𝐑𝐨𝐳
Sus módulos verifica la expresión:
𝐑𝐂 = 𝐟𝐍
𝟐
+ 𝐟𝐑𝐨𝐳
𝟐
Observación:
o La fN es la componente de la RC que se manifiesta
como la presión que se da entre las superficies.
o La fRoz es la componente de la RC que se
manifiesta como la oposición al deslizamiento (o
tendencia al deslizamiento) entre las superficies.

4. HELICO | THEORY
DINÁMICA
Leyes de movimiento
II. 𝟑𝐫𝐚 ley de Newton: Ley de acción y reacción
• Establece: “Con toda acción ocurre siempre una
reacción igual y contraria: quiere decir que las
acciones mutuas de dos cuerpos siempre son
iguales y dirigidas en sentido opuesto”.
• Es decir: En toda interacción siempre surge un par
acción – reacción de fuerzas que son del mismo
módulo, orientaciones opuestas, colineales y actúan
sobre cuerpos diferentes.
I. Ley de NewtonInteracción - Fuerza
• Se denomina interacción a la acción mutua que se
da entre dos cuerpos.
• La fuerza es la cantidad física vectorial que
caracteriza la interacción entre dos cuerpos. Su
unidad es el newton (N).
1 N = 1 kg
m
s2
Acción del
boxeador
Acción del
saco
Interacción
(acción mutua)
FBoxeador
FSaco
Par de fuerza acción – reacción
• Es importante saber: FSaco = −FBoxeador

5. HELICO | THEORY
• Para cuerpos homogéneos (densidad constante) el
punto de aplicación (CG: centro de gravedad)
coincide con su centro geométrico.
III. Fuerzas usuales en mecánica
FBoxeador
FSaco
Par de fuerza acción – reacción
• Es importante saber: FSaco = −FBoxeador
i. Fuerza de gravedad o peso (𝐅𝐠)
• Es la fuerza que surge debido a la atracción entre
los cuerpos en virtud a su masa. Por ejemplo, la
Tierra en su atracción con los cuerpos.
• Su módulo se calcula:
𝐅𝐠 = 𝐦 𝐠
Siendo:
m: masa (kg)
g: aceleración de la gravedad (m/s2)
• Su orientación siempre es vertical, abajo y hacia el
centro de la Tierra.

6. HELICO | THEORY
ESTÁTICA
Equilibrio mecánico de una partícula
• Se observa:
– En tiempo iguales, se recorre la misma distancia.
– La distancia es DP con el tiempo.
I. Interacción - Fuerza
• Se denomina interacción a la acción mutua que se
da entre dos cuerpos.
• ¿Velocidad y rapidez serán lo mismo?
– El auto describe un movimiento a rapidez
constante; pero, su velocidad es variable.
– El joven describe velocidad constante.
1s 2s
1s
4m 8m
4m
4m/s
4m/s 4m/s 4m/s
• Conclusión: El MRU es movimiento a velocidad
constante.
Módulo Orientación
4 m/s ↗
4 m/s →
4 m/s ↘
Rapidez
(cantidad escalar)
Velocidad
(cantidad vectorial)

7. HELICO | THEORY
CINEMÁTICA • Relatividad del movimiento: El movimiento es
relativo pues depende del SR elegido; por tanto, sus
características dependerá del SR.
II. Movimiento mecánico
• Es un fenómeno físico que consiste en el cambio
continuo de posición de un cuerpo (móvil) respecto
de otro cuerpo (sistema de referencia (SR) u
observador).
I. Objetivo:
• Parte de la Física que estudia el movimiento
mecánico sin considerar las causas (fuerzas).
SR
Respecto del árbol (SR) el balón (móvil)
describe un movimiento curvilíneo
móvil
SRárbol
Respecto del árbol (SR) el balón (móvil)
describe un movimiento curvilíneo
móvil
SRavión
• SRárbol el balón realiza movimiento curvilíneo
• SRavión el balón realiza movimiento rectilíneo

8. HELICO | PRACTICE
Problema 01
La barra de 1 kg se mantiene en equilibrio en la
posición mostrada, ¿cuál es el módulo de la reacción
del piso sobre la barra? (g = 10 m/s2).
Resolución
DCL para el sistema y luego descomponiendo Rpiso.
La reacción del piso:
Rpiso = fN
2
+ fRoz
2
… ∗
Fg esf = 30N
Rpiso
Fg barra = 10N
T = 30N
La barra en equilibrio (FRes = 0N), entonces:
𝐅 ↑ = 𝐅 ↓
fN = Fg esf + Fg esf
fN = 30 + 10
fN = 40 N
También:
𝐅 → = 𝐅 ←
fRoz = T
fRoz = 30 N
En (*):
Rpiso = 402 + 302
∴ 𝐑𝐩𝐢𝐬𝐨 = 𝟓𝟎 𝐍

9. HELICO | PRACTICE
Problema 02
Los bloques A, B y C poseen la misma masa (5 kg). Si
dichos bloques permanecen en reposo, determine el
módulo de la fuerza de rozamiento sobre el bloque B.
(g = 10 m/s2).

10. HELICO | PRACTICE
Problema 03
Si el sistema se encuentra en equilibrio, determine el
valor de la reacción entre los bloques A y B.
(mA = 6 kg; F = 40 N; g = 10 m/s2).

11. HELICO | PRACTICE
Problema 04
Si el sistema se encuentra en equilibrio y el resorte
está deformado 2 cm, determine el ángulo que forma
la reacción de la superficie horizontal con la vertical.
(mbarra = 13,2 kg; g = 10 m/s2; k = 30 N/cm).

12. HELICO | PRACTICE
Problema 05
Calcule la máxima masa que puede tener el bloque B,
de tal forma que el bloque A de 18 kg no pierda el
equilibrio. (mpolea = 2 kg; g = 10 m/s2
).

13. HELICO | PRACTICE
Problema 06
El bloque B es arrastrado con velocidad constante
mediante una fuerza horizontal F. Si el coeficiente de
rozamiento cinético entre todas las superficies es 0,4,
determine F. (mA = 2 kg; mB = 3 kg; g = 10 m/s2).

14. HELICO | PRACTICE
Problema 07
Si la esfera de 6 kg desciende con velocidad
constante, ¿cuál es el valor de la masa del bloque A?
Considere piso liso.

15. HELICO | PRACTICE
Problema 08
¿Cuál es el máximo valor del ángulo θ de tal forma
que el bloque permanezca en reposo?

16. HELICO | PRACTICE
Problema 09
Si el bloque A, de 5 kg de masa, desliza con velocidad
constante, ¿cuál es la masa del bloque? (g = 10 m/s2
).

17. HELICO | PRACTICE
Problema 10
El bloque mostrado en el gráfico está en reposo.
¿Cuál es el máximo valor que puede tener la masa de
la esfera? (g = 10 m/s2).

18. HELICO | PRACTICE
Problema 11
El bloque mostrado es de 5 kg y está sometido a la
acción de 3 fuerzas, tal como se muestra. Determine
el módulo de su aceleración. (g = 10 m/s2).

19. HELICO | PRACTICE
Problema 12
El bloque de 3 kg desliza sobre una superficie
horizontal lisa. Determine la deformación del resorte
cuando el bloque experimente una aceleración de
6 m/s2. (k = 200 N/m).

20. HELICO | PRACTICE
Problema 13
Dentro de un ascensor que se desplaza con rapidez
constante se encuentra una esfera, y el dinamómetro
registra 40 N. Determine la lectura del dinamómetro
cuando el ascensor acelere hacia abajo con 5 m/s2.
Considere g = 10 m/s2.

21. HELICO | PRACTICE
Problema 14
El bloque de 100 kg es levantado por acción del motor,
de tal manera que incrementa su rapidez en 0,1 m/s
en cada segundo. Determine el valor de la tensión en
la cuerda. (g = 10 m/s2).

22. HELICO | PRACTICE
Problema 15
Sobre el bloque A actúa una fuerza constante F. Si la
fuerza que ejerce el bloque A sobre el bloque B es de
18 N , ¿cuál es el módulo de F ? Desprecie todo
rozamiento. (mA = 5 kg; mB = 3 kg).

23. HELICO | PRACTICE
Problema 16
El sistema mostrado es soltado en la posición
indicada. Determine el módulo de la tensión en la
cuerda. (g = 10 m/s2).

24. HELICO | PRACTICE
Problema 17
Si el bloque de masa m = 2 kg no desliza
respectivamente al tablón de masa M = 6 kg, determine
el módulo de la fuerza de rozamiento entre el bloque y
el tablón. (Considere F = 40 N; g = 10 m/s2).

25. HELICO | PRACTICE
Problema 18
Un bloque es lanzado sobre una superficie horizontal
rugosa tal y como se muestra. ¿Cuánto recorre hasta
detenerse? (g = 10 m/s2).

26. HELICO | PRACTICE
Problema 19
Un niño coloca un bloque liso sobre un coche de
madera de juguete. Mientras hace que el coche
acelere con 0,5 m/s2, el bloque no resbala. Determine
tan θ . Considere g = 10 m/s2.

27. HELICO | PRACTICE
Problema 20
Determine luego de cuanto tiempo de ser soltado el
sistema, el bloque B impacta en el piso. (mA = 2 kg;
mB = 3 kg; g = 10 m/s2).

28. HELICO | PRACTICE
Problema 10
Los bloques de masas m1 = 5 kg y m2 = 7 kg se
encuentran en equilibrio. Determine el módulo de las
tensiones en las cuerdas (1) y (2), respectivamente.
(g = 10 m/s2).
Resolución
DCL para los bloques m1 y m2.
Para el bloque m1 se tiene:
F ↑ = F ↓
T1 = Fg 1 + T2
T1 − T2 = 50 ∗
Para el bloque m2 se tiene:
F ↑ = F ↓
T2 = Fg 2
T2 = 70 N
En (*):
T1 − 70 = 50
∴ 𝐓𝟏 = 𝟏𝟐𝟎 𝐍
Fg 1 = 50N
Fg 2 = 70N
T 1
T 2
T 2

29. HELICO | PRACTICE
Problema 03
Un tren que desarrolla un MRU con 72 km/h emplea
12,5 s en pasar junto a un poste, determine el tiempo
que emplea el tren en cruzar un puente del triple de
longitud que el tren.
Resolución
Sea la gráfica:
Obtenemos:
𝐏𝐨𝐭 =
𝐍 𝐡 𝐟
𝐭
Reemplazando:
100 × 103
=
N × 6,63 × 10−34
× 1015
1
∴ 𝐍 = 𝟏𝟓 × 𝟏𝟎𝟐𝟐
𝐟𝐨𝐭𝐨𝐧𝐞𝐬
Radiación electromagnética
f = 1015
Hz

30. HELICO | PRACTICE
Problema 04
Un auto A se encuentra en la posición xA = −120i m
con 20i m/s mientras que otro auto B en xB =
180i m con 10i m/s ¿A qué distancia de un punto
en x = +400i (m) los autos estarán juntos? Los autos
realizan MRU.
Resolución
Sea la gráfica:
Función trabajo:
𝚽 =
𝐡 𝐜
𝛌𝟎
Siendo λ0 la longitud de onda umbral, el cual es la
máxima longitud de onda de la radiación capaz de
producir el efecto fotoeléctrico.
Reemplazando:
2 =
4,14 × 10−15 × 3 × 108
λ0
λ0 = 6,21 × 10−7
m
∴ 𝛌𝟎 = 𝟔𝟐𝟏 𝐧𝐦

31. HELICO | PRACTICE
Problema 05
Dos autos A y B realizan MRU en la misma pista con
velocidades de 20i m/s y 40i m/s . Cuando A está
800 m delante de B un poste se encuentra 500 m
delante de A, ¿luego de cuántos segundos los autos
equidistarán del poste?
Resolución
Sea la gráfica:
Ecuación de Einstein:
𝐄𝐟𝐨𝐭ó𝐧 = 𝚽 + 𝐄𝐤 𝐦á𝐱 … 1
Ecuación de Planck:
𝐄𝐟𝐨𝐭ó𝐧 =
𝐡 𝐜
𝛌
Efotón =
4,14 × 10−15
× 3 × 108
1324 × 10−10
Efotón = 9,38 eV
En (1):
9,38 = 3,12 + Ek máx
∴ 𝐄𝐤 𝐦á𝐱 = 𝟔, 𝟐𝟔 𝐞𝐕

32. HELICO | PRACTICE
Problema 06
La posición x de dos autos varía con el tiempo según
la gráfica. Determine la distancia que los separa en el
instante t = 30 s.
Resolución
Sea la gráfica:
Ecuación de Planck:
𝐄𝐟𝐨𝐭ó𝐧 = 𝐡 𝐟 … 1
Ecuación de Einstein:
𝐄𝐟𝐨𝐭ó𝐧 = 𝚽 + 𝐄𝐤 𝐦á𝐱
Efotón = 2,3 + 2
Efotón = 4,3 eV
En (1):
4,3 = 4,14 × 10−15
× f
f = 1,04 × 1015
Hz
∴ 𝐟 = 𝟏𝟎𝟏𝟓
𝐇𝐳

33. HELICO | THEORY
III. Generación y propagación de las OEM
• Las OEM son generadas por cargas eléctricas
aceleradas u oscilantes.
• Las OEM se propagan en todos los medios
sustanciales (sólido, líquido y gas) e incluso en el
vacío.
IV. Características de las OEM
• Los campos eléctricos y magnéticos oscilantes son
perpendiculares a la propagación; por tal, son ondas
transversales.
• En un medio homogéneo, su rapidez de propagación
es constante. Se cumple:
vonda =
d
t
=
λ
T
= λ f
vonda =
E
B
• En el vacío (o en el aire) todas las OEM tienen la
misma rapidez de propagación y es la máxima.
c = vOEM
vacío
c = 300000
km
s
= 3 × 108
m
s
• La intensidad media de todas las OEM:
IOEM =
1
2
c ε0 Emáx
2
=
1
2
c
Bmáx
2
μ0

34. HELICO | THEORY
V. Espectro electromagnético

35. HELICO | THEORY
Radiación térmica
I. Radiación térmica
• Es una radiación electromagnética emitido por un
cuerpo debido a su temperatura.
• Se produce por el movimiento aleatorio de las
partículas electrizadas dentro de los átomos.
II. Espectro de radiación

36. HELICO | THEORY

37. HELICO | THEORY

38. HELICO | THEORY

39. HELICO | THEORY
https://www.xtal.iqfr.csic.es/Cristalografia/parte_0
2.html#:~:text=Los%20rayos%20X%20son%20ra
diaciones,longitud%20que%20conocemos%20co
mo%20Angstrom).

40. HELICO | PRACTICE
Problema 07
En un experimento fotoeléctrico se comprueba que la
emisión de los fotoelectrones se inicia cuando la
radiación luminosa recibida por la muestra tiene una
longitud de onda de 681 nm. Determine la rapidez
máxima de los fotoelectrones cuando la longitud de
onda de la luz utilizada sea de 480 nm. Datos:
h = 6,62 × 10–34 Js; c = 3 × 108 m/s; me = 9,1 × 10–31 kg
Resolución
Sea la gráfica:
Energía cinética de los fotoelectrones:
𝐄𝐤 𝐦á𝐱 =
𝟏
𝟐
𝐦 𝐯𝐦𝐚𝐱
𝟐 … 1
Ecuación de Einstein:
𝐄𝐟𝐨𝐭ó𝐧 = 𝚽 + 𝐄𝐤 𝐦á𝐱
Siendo, la energía del fotón:
𝐄𝐟𝐨𝐭ó𝐧 =
𝐡 𝐜
𝛌
La función trabajo:
𝚽 =
𝐡 𝐜
𝛌𝟎
Entonces:
4,14 × 10−19
= 2,92 × 10−19
+ Ek máx
Ek máx = 1,22 × 10−19
J
En (1):
1,22 × 10−19
=
1
2
× 9,1 × 10−31
× vmax
2
vmáx = 5,18 × 105 m/s
∴ 𝐯𝐦á𝐱 = 𝟓𝟏𝟖
𝐤𝐦
𝐬
=
6,62 × 10−34
3 × 108
480 × 10−9
= 4,14 × 10−19 J
=
6,62 × 10−34 3 × 108
681 × 10−9 = 2,92 × 10−19
J
Fotón Fotoelectrón
λ0 = 681 nm
vmáx
λ = 480 nm

41. HELICO | PRACTICE
Problema 08
Una luz de λ = 5800 A que incide sobre una superficie
metálica genera efecto fotoeléctrico. Si el potencial de
frenado es de 0,36 V; determine la frecuencia umbral.
Datos:
c = 3 × 108 m/s; qe = 1,6 × 10–19 C; h = 6,62 ×
10–34
Js.
Resolución
Sea la gráfica:
Fotón Fotoelectrón
Φ: función trabajo
ΔVf = 0,36 V
λ = 5800 Å
La función trabajo del metal:
𝚽 = 𝐡 𝐟𝟎 … 1
Ecuación de Einstein:
𝐄𝐟𝐨𝐭ó𝐧 = 𝚽 + 𝐄𝐤 𝐦á𝐱
Siendo, la energía del fotón:
𝐄𝐟𝐨𝐭ó𝐧 =
𝐡 𝐜
𝛌
Efotón = 3,42 × 10−19
J
La energía cinética máxima del fotoelectrón:
𝐄𝐤 𝐦á𝐱 = 𝐪𝐞 𝚫𝐕𝐟
Ek máx = 0,58 × 10−19
J
Entonces:
3,42 × 10−19 = Φ + 0,58 × 10−19
Φ = 2,84 × 10−19
J
En (1):
2,84 × 10−19
= 6,62 × 10−34
× f0
f0 = 4,29 × 1014 Hz
∴ 𝐟𝟎 = 𝟒, 𝟑 × 𝟏𝟎𝟏𝟒
𝐇𝐳
=
6,62 × 10−34 3 × 108
5800 × 10−10
= 1,6 × 10−19
× 0,36

42. HELICO | PRACTICE
Problema 09
En el gráfico de potencial de frenado (V0 ) versus
frecuencia de la radiación incidente (f), corresponde a
un experimento de efecto fotoeléctrico con el metal
zinc. Determine el potencial de frenado V0, en V.
h
qe
= 4,14 × 10–15
J s
C
Resolución
Ecuación de Einstein:
𝐄𝐟𝐨𝐭ó𝐧 = 𝚽 + 𝐄𝐤 𝐦á𝐱
Ecuación de Planck:
𝐄𝐟𝐨𝐭ó𝐧 = 𝐡 𝐟
Energía cinética máxima de los fotoelectrones:
𝐄𝐤 𝐦á𝐱 = 𝐪𝐞 𝚫𝐕𝐟
Ek máx = qe V0
Entonces:
h f = Φ + qe V0
V0 =
h
qe
f −
Φ
qe
pendienteV0−f =
h
qe
En la gráfica:
pendienteV0−f =
V0
2 − 1,04 × 1015
Tenemos:
V0
9,6 × 1014 = 4,14 × 10−15
V0 = 3,97 V
∴ 𝐕𝟎 = 𝟒 𝐕
V0 =
h
qe
f −
Φ
qe = 4,14 × 10−15
=
V0
9,6 × 1014

43. HELICO | PRACTICE
Problema 10
Respecto a los rayos X (RX), escriba verdadero (V) o
falso (F) según corresponda.
i. La longitud de onda mínima de los RX generados
depende del material empleado como blanco.
ii. Al impactar los electrones en el blanco se
producen RX de muchas longitudes de onda.
iii. A mayor energía del electrón incidente, se
obtendrá RX de mayor longitud de onda.
Resolución
De las proposiciones:
i. Falso
La longitud de onda mínima de los RX generados
depende sólo del voltaje acelerador.
ii. Verdadero
La generación de RX da origen a un “espectro de
radiación de rayos X”
iii. Falso
Si la energía cinética del electrón incidente
aumenta (esto se consigue aumentando el voltaje
acelerador), la longitud de onda mínima del
espectro de radiación de rayos X disminuye.
Entonces:
∴ 𝐅𝐕𝐅

44. HELICO | PRACTICE
Problema 11
En un tubo de rayos X se acelera los electrones con
un voltaje ΔV = 3 × 104
V. Suponiendo que los
electrones son frenados en el ánodo, y toda la energía
cinética se convierte en energía de los fotones;
determine la longitud de onda de los rayos X.
(h = 4,14 × 10−15
eV s; 1 eV = 1,6 × 10–19
J)
Resolución
Sea la gráfica:
La longitud de onda mínima del espectro de radiación
de los rayos X de frenado es:
𝛌𝐦í𝐧 =
𝐡 𝐜
𝐪𝐞 𝐕𝐚𝐜
Reemplazando:
λmín =
6,63 × 10−34
× 3 × 108
1,6 × 10−19 × 3 × 104
λmín = 4,14 × 10−11
m
∴ 𝛌𝐦í𝐧 = 𝟎, 𝟒𝟏𝟒 Å
− Vacelerador +
λmín
𝐞
Electrón
Fotón X

45. HELICO | PRACTICE
Problema 12
Si se desea obtener una radiación de rayos X con
0,55 A de longitud de onda, determine la diferencia de
potencial con la que se debe de alimentar al tubo de
rayos X.
Resolución
Sea la gráfica:
La longitud de onda mínima del espectro de radiación
de los rayos X de frenado es:
𝛌𝐦í𝐧 =
𝐡 𝐜
𝐪𝐞 𝐕𝐚𝐜
Reemplazando:
0,55 × 10−10 =
6,63 × 10−34
× 3 × 108
1,6 × 10−19 × Vac
Vac = 2,26 × 104
V
∴ 𝐕𝐚𝐜 = 𝟐𝟐, 𝟔 𝐤𝐕
− Vacelerador +
λmín = 0,55 Å
λmín = 0,55 × 10−10
m
𝐞
Electrón
Fotón X

46. HELICO | END
Gracias por su atención