problemas unidad 1 equipo 9

7/29/2019 Problemas Unidad 1 Equipo 9

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PROBLEMAS UNIDAD 1

Base experimental de la teora cuntica y estructura atmica:

1.- Calcula la longitud de onda de una radiacin electromagntica son fotones de energa

JDatos: Formulas:E= h= 6.63 X J/s v= E c=v y =v= ?

Procedimiento:

V= = 0.

= = 1.64 x m2.- La diferencia magntica entre niveles de la corteza del tomo de Hidrogeno es 0.30 x J.Determina la longitud de la onda de la radiacin emitida cuando un electrn pasa de nivel superior

de energa a un nivel inferior.

Datos: Formulas:

E=0.30 x J=? v=

c= v y = h= h= 6.63 X

J/s

Procedimiento:

v= = 4.52 x s = = 6.64 x m

3.- Una onda electromagntica en el vaco tiene una amplitud de campo elctrica de 220 Vm.

Calcula la amplitud del campo magntico correspondiente.

Datos: Formulas:= 220 Vm

= ?

= c

=

c= 3 x m/sProcedimiento:

= = 733 x T


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PROBLEMAS UNIDAD 1

4.- calcula el valor mximo del campo magntico de una onda electromagntica de una ondaelectromagntica en un medio donde la rapidez de la luz es de

de la rapidez de la luz en el vacoy donde la amplitud del campo es de 760 x VmDatos:c= 3 x m/s= 760 x Vm donde: Una onda electromagntica cumple que :

Formulas y procedimiento:

= = = = 3.8 x T5.- El ojo humano es ms sensible a la luz que tiene una longitud de onda de 5.50 x m lo cualest en la regin verde- amarillo del espectro electromagntico visible. Cul es la frecuencia d

esta luz?

Datos: Formulas: Procedimiento:

= 5.50 x

m f=

f=

= 545x

Hz

c= f= ?6.- Calcula la estimacion del orden de magnitud de la frecuencia de una onda electromagnetica

con una longitud de onda igual a a) su altura; b) el grosor de esa hoja de papael. como se

clasifica cada onda sobre el espectro electromagnetico?

Solucion:

Parte a)

Si = altura= 20cm = 0.2 m

Entonces

f= = = 1.5 x Hz = 1.5 GHz

Parte b)

Si = grosor de una hoja de papel= 5 x mEntonces f=

= = 60 x Hz = 60 GHzEsta frecuencia se encuentra dentro del espectro electromagntico del microondas


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PROBLEMAS UNIDAD 1

7.- cuales son las longitudes de onda de ondas electromagneticas en el espacio libre que tienen

frecuencias de a) 5 x

Hz y b) 4 x

Hz?

Solucion:

Parte a) si f= 5x Hz entonces = = = 6 xmParte b) si f= 4 x Hz entonces = = = 75 X M = 75 mm8.- una antena emite una onda electromagntica de frecuencia 50 KHz a) calcula su longitud de

onda b) determina la frecuencia de una onda sonora de la misma longitud de onda

Solucin:

Parte a)C= = 340 m/sV= 50 KHz = 50000 Hz

==

= 6000 mParte b)

=

= 6.8 x

m

9.- un rayo de luz Amarillo de 580 nm en el aire, pasa a un cierto cristal en el que su longitud de

onda pasa a ser 5 xma) calcula la frecuencia y velocidad de propagacin en cada medio

En el aire la velocidad de propagacin es la misma que en el vaco:

c= entonces = 5.17 X HzEn el cristal la frecuencia de la onda sera entonces 5.17 X HzY la velocidad de propagacin la calculamos (5.17 X Hz ) (5 xm) = 2.585 x m/s


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PROBLEMAS UNIDAD 1

Efecto fotoelctrico:

La funcin trabajo para el Ni metalico es de

J Cul es el valor de la longitud de onda

umbral para este elemento?

La longitud de onda umbral para el Rb es de 754 nm

a. Calcula la funcin trabajo del Rb

b. Si el Rb se irradia con la luz de 420 nm Cul es la energa cinetica de los electronesemitidos?

Un metal tiene una longitud de onda umbral de 8000 Cul ser la velocidad de los electronesemitidos si se ilumina con luz de 5000 ?


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PROBLEMAS UNIDAD 1

Una rueda gira a 3000 rpm cuando se le aplican los frenos y se para en 30 s. Halla el nmero

de vueltas que da hasta que se detiene. Si tiene un dimetro de 2O dm; calcula la aceleracin

lineal y el espacio lineal.

Solucin :

Vamos a usar las ecuaciones del movimiento circularuniformemente variado. Sabemos que lavelocidad angular final es cero y el tiempo empleado para detenerse es 30 s:

Expresamos la velocidad angularinicial en vueltas/s:

Sustituimos en la ecuacin para calcular la aceleracin angular:

Ahora podemos calcular el nmero de vueltas:

Si el dimetro es 20 dm quiere decir que el radio es la mitad, es decir, 10 dm = 0,1 m. Para calcularlas magnitudes lineales basta con tener en cuenta el valor del radio:


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PROBLEMAS UNIDAD 1

La funcin de trabajo para el mercurio es equivalente a 435.44J. Calcular la frecuencia de umbral.

a) La longitud de onda en angstroms.

b) La energa en ergios.

Datos: =h = = 435.44J =

=

= 6.56x

1/5= H

= a) = = =6.56x H =( ) =4.56771 angstrom= = 4.5677 . = 5.4677= h

= (6.63x

) = 4.34922

1J= 4.34928 x Al iluminar la superficie de cierto metal con un haz de luz UV de hz frecuencia, laenerga cintica mxima de los electrones emitidos es 2,5 eV. a) Determina el trabajo de extraccindel metal. b) Explica qu ocurrira si la frecuencia de la luz incidente fuera el doble en un caso y lamitad en el otro.

Solucin :

a)

b1) Si


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PROBLEMAS UNIDAD 1

b2) Si No hay efecto fotoelctrico.

3.-La energa umbral de cierto metal es . Si la longitud de onda de una radiacinincidente es de 2000 , se producir efecto fotoelctrico? cul sera la energa cintica asociadaa los electrones?

Solucin :

S se produce; 4.- Cuando se ilumina la superficie de un cierto metal con una luz de 150 nm de longitud de onda,emite electrones con una energa cintica de 3 eV. Cul es el valor de la frecuencia umbral deeste metal?

Solucin :

6.-Si se ilumina con un haz de luz ultravioleta la superficie de un material fotoelctrico, elpotencial de frenado vale 1,20 V. El potencial de frenado se reduce a 0,60 V por oxidacin del

material. Calcula:

a) La variacin de la energa cintica mxima de los electrones emitidos.

b) La variacin de la funcin de trabajo del material y de la frecuencia umbral.

Datos: ;

Solucin :

a)


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PROBLEMAS UNIDAD 1

b)

c)


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PROBLEMAS UNIDAD 1

Modelo atmico de Bohr:

19. Determinar la longitud de onda de De Broglie del electrn excitado del hidrgeno en el nivel M.

DATOS: c=3.108

ms-1. h=6,63.10-34 J.s. me =9,1.10-31 kg. Energa cintica = 2,18.10-18 /n2J.

SOLUCIN:

Se determina la velocidad del electrn como en el ejemplo para posteriormente aplicar la frmulade De Broglie 8=h/mv,

como en el 1.4A

La energa total correspondiente al electrn ese2/2rsegn se ha visto en el desarrollo terico. Como se conoce que e2/r2= mv2/r,- mv2 =e2/2r =- 2,18.10-18 /2n2J , de lo que:

v= p (2. 2,18.10-18/. 9,1.10-31 kg) / n = 2,19. 106/n ms-1

Como el nivel M corresponde a n=3

v3 = 2,19. 106/3 ms-1 = 0,73. 106

ms-1 Sustituyendo en 8=h/mv,

8 = 6,63.10-34 J.s./( 9,1.10-31 kg)( 0,73. 106ms-1) =1,0.10-9 m=1nm.

20 Determina la longitud de onda de De Broglie de un neutrn que tiene una energa de 1MeV.

Masa del n= 1,69.10-27 kg h=6,63.10-34J.s. 1eV=1,6.10-19J

SOLUCIN:

E= (1,69.10-27 kg ) v2= 106eV (1,6.10-19 J/eV)=1,6.10-13J; v=1,37.107ms-1

Como 8 = h/mv = 6,63.10-34 J.s./ (1,69.10-27 kg ) (1,37.107ms-1 ) = 2,85.10-14 m

21 Cul ser la incertidumbre en la posicin de una mosca de 1g que se mueve a una velocidadde 20m/s?

DATOS: h=6,63.10-34 J.s.

SOLUCIN:

El Principio de Incertidumbre de Heisenberg, indica que )p. )x =h/2B. Puesto que )x =h/(2B. )p))p

=)m v=(20ms-1 )(10-3kg)=2.10-2 kg.ms-1 ; )x = (6,63.10-34 J.s)/ (2.3,14). (2.10-2 kg.ms-1 )=5,27.10-33m


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PROBLEMAS UNIDAD 1

Nmeros cunticos:

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