Segundo parcial F3
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Departamento de F´ ısica F´ ısica 3 Ing. Walter Alvarez 1) En unidades del SI, el campo el´ ectrico de una onda electromagn´ etica se describe por E y = 100 sin(1.00 * 10 7 x - wt) Determine (a) la amplitud de las oscilaciones del campo magn´ etico correspondiente, (b) la longitud de onda λ y (c) la frecuencia f 2) La figura muestra una onda electromagn´ etica sinu- soidal plana que se propaga en la direcci´ on de las x. Suponga que la longitud de onda es de 50 m. y que el campo el´ ectrico vibra en el plano xy con una amplitud de 22.0 V m . Calcule (a) la frecuen- cia de la onda y (b) la magnitud y direcci´ on de ~ B cuando el campo el´ ectrico tiene su valor m´ aximo en la direcci´ on negativa de las y. (c) Escriba una expresi´ on para ~ B utilizando el vector unitario cor- recto, con valores num´ ericos para B max , k y w,y con su magnitud de la forma B = B max cos(kx - wt) 3) Una estaci´ on de radio AM difunde isotr´ opicamente (de manera uniforme en todas las direcciones) con una potencia promedio de 4 KW. Un dipolo recep- tor de 65 cm de largo est´ a a 4 millas del trans- misor. Calcule la amplitud de la fem inducida por esta se˜ nal de un extremo a otro de la antena recep- tora. 4) Un l´ aser de di´ oxido de carbono de 3 kw se usa para soldadura. Si el haz mide 1 mm de di´ ametro, Cual es la amplitud del campo el´ ectrico en el haz? 5) El campo el´ ectrico maximo a una distancia de 2.25 m de una bombilla es 21.2 V m . (a) Cual es el campo magnetico m´ aximo ahi? (b) Cual es la potencia de salida de la bombilla? 6) Un resistor consta de un cilindro s´ olido de radio r y longitud L. La resistencia del resistor es R y con- duce una corriente i. Use el vector de Poyting para calcular la potencia irradiada fuera de la superficie del resistor. 7) Un l´ aser industrial de di´ oxido de carbono produce un haz de radiaci´ on con una potencia media de 6 kw a una longitud de onda de 10.6 μm. Este l´ aser puede usarse para cortar acero hasta de 25 mm de grosor. La luz l´ aser esta polarizada en la direcci´ on x positiva, se desplaza en la direcci´ on z positiva y est´ a colimada(no diverge ni converge) a un di´ ametro constante de 100 μm. Escriba las ecuaciones para la luz l´ aser de los campos el´ ectrico y magn´ etico como una funci´ on del tiempo y en la posici´ on z a lo largo del haz. Recuerde que ~ E y ~ B son vectores. Aseg´ urese de revisar la fase relativa entre ~ E y ~ B. 8) Un tanque cil´ ındrico opaco con la parte superior abierta tiene un di´ ametro de 3m y esta completa- mente lleno de agua. Cuando el sol de la tarde llega a un angulo de 28 ◦ sobre el horizonte, la luz so- lar deja de iluminar cualquier parte del fondo del tanque. Cual es la profundidad del tanque? 9) La luz choca con la superficie del agua a un ´ angulo de incidencia de 30 ◦ con respecto a la linea normal. Cual es el ´ angulo entre el rayo reflejado y el rayo refractado? Segundo Parcial 1 Aux. Petz
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Problemas parcial F3
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DepartamentodeFsicaFsica3Ing. WalterAlvarez1) EnunidadesdelSI,elcampoelectricodeunaondaelectromagneticasedescribeporEy= 100 sin(1.00 107x wt)Determine(a)laamplituddelas oscilaciones delcampomagneticocorrespondiente, (b)lalongituddeonday(c)lafrecuenciaf2) Laguramuestraunaondaelectromagneticasinu-soidal planaquesepropagaenladirecci ondelasx. Supongaquelalongituddeondaes de50m.yqueel campoelectricovibraenel planoxyconunaamplitudde22.0Vm. Calcule(a)lafrecuen-ciadelaonday(b)lamagnitudydireccionde
Bcuandoel campoelectricotiene suvalor maximoenladirecci onnegativadelasy. (c)Escribaunaexpresionpara
Butilizandoel vectorunitariocor-recto, convaloresnumericosparaBmax, kyw, yconsumagnituddelaformaB= Bmaxcos(kx wt)3) UnaestacionderadioAMdifundeisotropicamente(demanerauniformeentodaslasdirecciones)conunapotenciapromediode4KW.Undipolorecep-tor de 65cmde largoestaa4millas del trans-misor. Calculelaamplituddelafeminducidaporestase naldeunextremoaotrodelaantenarecep-tora.4) Un laser de dioxido de carbono de 3 kw se usa parasoldadura. Sielhazmide1mmdediametro,Cualeslaamplituddelcampoelectricoenelhaz?5) Elcampoelectricomaximoaunadistanciade2.25m de una bombilla es 21.2Vm. (a) Cual es el campomagneticomaximoahi?(b)Cualeslapotenciadesalidadelabombilla?6) Unresistorconstadeuncilindrosolidoderadiory longitud L. La resistencia del resistor es R y con-duceunacorrientei. UseelvectordePoytingparacalcularlapotenciairradiadafueradelasuperciedelresistor.7) Unlaserindustrial dedioxidodecarbonoproduceunhazderadiacionconunapotenciamediade6kwaunalongituddeondade10.6m. Estelaserpuedeusarseparacortaracerohastade25mmdegrosor. Laluzlaserestapolarizadaenladireccionxpositiva, sedesplazaenladireccionzpositivayesta colimada(no diverge ni converge) a un diametroconstantede100m. Escribalasecuacionesparala luz laser de los campos electrico y magneticocomounafunciondel tiempoyenlaposicionzalolargodelhaz. Recuerdeque
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