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FsicayQum
ica
FSICA
PREGUNTA N.o1
Calcule aproximadamente la altura H, en m, que
alcanzar el agua en un tubo de Torricelli, si la
presin exterior es de 2 atm.
(1 atm=1,013105Nm 2,
densidad de agua=1000 kg m 3, g=9,81 m s 2)
H
A) 5,25 B) 10,35 C) 20,65 D) 30,65 E) 40,75
Resolucin
Tema:Hidrosttica
En el tubo de Torricelli, se genera un vaco encima
de la superficie libre del lquido que se encuentra
dentro del tubo.
H
vaco
Anlisis y procedimiento
Analicemos segn el grfico
H
NN
aguaagua
MM
Patm=2 atm
vaco
P=0
Piden la altura H.
Como se trata de un solo lquido, entonces
PM=PN raguagH=Patm
1000 9,81 H=2 atm =2 1,013105
H=20,65 m
Respuesta
20,65
PREGUNTA N.o2
Una olla de cobre de 0,5 kg contiene 0,17 kg de
agua a 20 C. Un bloque de hierro de 0,2 kg a
75 C se mete en la olla. Calcule aproximadamen-
te la temperatura final, en C, suponiendo que
no se cede calor al entorno CCu=390 J/kg C,
CFe=470 J/kg C, CH2O=4190 J/kg C
A) 25,2 B) 27,2 C) 29,2
D) 31,2 E) 33,2
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Resolucin
Tema:Fenmenos trmicos
Anlisis y procedimiento
Graficamos lo que acontece.
20 C20 C
75 C75 Cbloque de Fe
de 0,2 kg
bloque de Fe
de 0,2 kg
agua
0,17 kg
olla de Cu
de 0,5 kg
Nos piden la temperatura de equilibrio: Teq.
Analizamos en la recta de temperaturas.
20 C 75 C
Qganaolla
Qgana
Teq
agua
Qpierdebloque
Por conservacin de la energa
Q Q Qganaolla
ganaagua
pierdebloque
+ =
Ce(Cu)mCuDTCu+Ce(agua)maguaDTagua=
Ce(Fe)mFeDTFe
390 0,5 (Teq 20)+4190 0,17 (Teq 20)=
470 0,2 (75 Teq)
Teq=25,2 C
Respuesta
25,2
PREGUNTA N.o3
Los recipientes 1 y 2 de la figura contienen un gas
ideal. El nmero de moles del recipiente 2 es dos
veces el nmero de moles del recipiente 1. Las
presiones en los dos recipientes son las mismas
pero el volumen del recipiente 2 es el doble que
el del recipiente 1. Calcule la razn entre las tem-
peraturas T2/T1.
n1
n1
V1
V1
V2
V2
T1
T1
n2
n2
T2
T2
1
2
A) 0,5 B) 1 C) 1,5
D) 2 E) 2,5
Resolucin
Tema:Termodinmica
Anlisis y procedimiento
Analizamos segn el grfico.
n1n1 T1T1
V1V1
n2
n2 T2T2
V2V2
(1)
(2)
Piden T2/ T1.
Datos:
n2=2n1 P2=P1 V2=2V1
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PREGUNTA N.o5
AA
VV
R
(I)
AA
VV
R
(II)
AA
VV
R
(III)
Indique cul o cules de los arreglos I, II o IIIpermite medir correctamente la resistencia Rmostrada.
A) Solo II B) I y II C) II y III D) I y III E) Solo III
Resolucin
Tema:Electrodinmica: instrumentos de medida
Anlisis y procedimiento
La resistencia (R) estar correctamente medidasi el ampermetro ideal indica la intensidad decorriente que pasa por la resistencia y el volt-metro ideal mide el voltaje en los extremos de laresistencia.
Caso I
i
i
i=0
NRM
M
N
N
AA
r=0
i
i
VV
r=
El ampermetro est en serie con la R, por loque mide la intensidad que pasa por esta.
El voltaje que mide el voltmetro (VMN) es igualque el voltaje de la R.
Por lo tanto, la Rse mide correctamente.
Caso II
i
i
i=0
NRM
M
N
N
AA
r=0
i
i
VV
r=
Por el voltmetro ideal no pasa corriente, por
lo que la corriente que pasa por la Res iguala la que pasa por el ampermetro.
El voltmetro est conectado directamente a la
resistencia R. Por lo tanto, la Rse mide correctamente.
Caso III
r=0
i=0
i=0
RM M
M N M
AA
VV
r=
Por la resistencia Rno pasa corriente debidoal ampermetro ideal.
Por lo tanto, la Rno se mide correctamente.
Respuesta
I y II
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Solucionario de Fsica y QumicaSolucionario de Fsica y Qumica
PREGUNTA N.o6
El campo magntico en el interior de un solenoiderecto de 500 espiras y 10 cm de dimetro es 0,2 T.En qu tiempo, en ms, deber reducirse el valor
de dicho campo magntico a cero para que enlos bornes del solenoide se obtenga una fuerzaelectromotriz promedio de 10,0 kV?
A) 50,4 B) 61,2 C) 78,5 D) 95,9 E) 104,1
Resolucin
Tema:Electromagnetismo: ley de Faraday
Anlisis y procedimiento
r0
r0
B0=2 T BF=0
t=?
=F
0=B0A
0=B0A F=0
r=5 cm
n= 500espiras
m=10 kV
A=r2
Al variar el flujo magntico, se induce en los ex-tremos del solenoide una fuerza electromotriz ().Para la fem media (m), la ley de Faraday se escribe
m
nt
=
=
m n B
t
0 A
=
m
n B r
t
0
2
t nB r
m
= 0
2
Reemplazamos los datos
t =
( )
500 2 0 05
10 10
2
3
,
t=78,5 ms
Respuesta
78,5
PREGUNTA N.o7
Se hace incidir desde el vaco un rayo de luz defrecuencia 6,51014Hz sobre una superficie planade un cierto material en un ngulo de 45 conrespecto a la normal. Si el rayo refractado hace unngulo de 30 con respecto a la normal, calcule ladiferencia de la longitud de onda de este rayo, enm, en ambos medios (c=3108m/s)
A) 0,7510 7
B) 0,8510 7
C) 0,9510 7
D) 1,2510 7
E) 1,3510 7
Resolucin
Tema:OEM: ley de Snell
Anlisis y procedimiento
Cuando una onda pasa de un medio a otro (fen-meno de refraccin), la rapidez de la onda (v) y lalongitud de onda () cambian, pero la frecuenciase mantiene constante (f).De la relacin:
v f
v= =
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Nos piden 12.
N
f=6,51014Hzaire
1
2
45
3030v2
c
otro
medio
1
8
14
3 10
6 5 10= =
c
f ,
1=4,61510 7m
2
2= ( )
v
fI
Determinamos v2aplicando la ley de Snell.
v
c
r
2=
sen
sen
Reemplazamos
v
c
2 30
45=
sen
sen
v
c
2 2=
Reemplazamos en (I).
2
8
142
3 10
2 6 5 10= =
( )c
f ,
2=3,26310 7m
12=1,3510 7m
Respuesta
1,3510 7
PREGUNTA N.o8
Un espejo cncavo tiene una distancia focal de6010 2m. Determine la posicin del objeto, enmetros, que logre que la imagen resultante sea
derecha y tenga un tamao cuatro veces mayorque el objeto.
A) 1510 2
B) 2510 2
C) 3510 2
D) 4510 2
E) 5510 2
Resolucin
Tema:ptica geomtrica: espejos esfricos
Anlisis y procedimiento
Para un espejo cncavo, la distancia focal espositiva.Por dato f=+60 cm
Si la imagen es derecha (imagen virtual), entonces
la distancia imagen (i) es negativa.Adems, por dato, la imagen es cuatro vecesmayor que el objeto, entonces i= 4q.
Nos piden q(distancia objeto).
Aplicamos la ecuacin de Descartes.
1 1 1f i
= +
Reemplazamos los datos.
1
60
1
4
1=
( )+
q=45 cm q=4510 2m
Respuesta
4510 2
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Solucionario de Fsica y Qumica
PREGUNTA N.o9
Respecto de los rayos X, seale verdadero (V)
o falso (F) segn corresponda a las siguientes
proposiciones:
I. Son ondas electromagnticas de mayor fre-
cuencia que la radiacin visible.
II. Se generan al impactar electrones de cualquier
energa cintica contra una superficie metlica.
III. Si los electrones que generan los rayos X tienen
todos la misma energa cintica e impactan
sobre un mismo nodo, entonces los rayos X
generados son de una sola frecuencia.
A) VVV B) VVF C) VFV
D) FFV E) VFF
Resolucin
Tema:Rayos X
Ondas
largas de
radio
Radar
Microondas
Infrarrojo
Ultravioleta
Rayos X
Rayos
gamma
Rayos
csmicos
Larga
10 cm
1 cm
0,1 mm
400 -700 nm
5 nm
100 X-U
1 X-U
Corta
f
(aumenta)
(disminuye)
luz visible
1 nanmetro=1 milimicrn (m)=10 9m
Anlisis y procedimiento
I. Verdadera
Segn el espectro electromagntico, la frecuen-
cia de la luz visible es menor que la frecuencia
de los rayos X.
II. Falsa
ev
blanco
Para que se generen los rayos X, el electrn
tiene que presentar una gran energa cintica;
por ello son acelerados con voltajes del orden
de los 10 kV.
III. Falsa
C
blanco
nodo
rayos X
EC(0)
EC(f)
Al impactar (frenado), los electrones rebotan
perdiendo energa cintica; la energa que
pierden se convierte en radiacin.
EC(0)EC(f)=Erad=h f
frecuencia derayos X
Para tener una sola frecuencia, la energa
cintica despus del impacto de cada uno de
los electrones tiene que ser igual. Luego del impacto, los electrones salen con
diferente rapidez, inclusive algunos quedan
en reposo.
Por lo tanto, la energa cintica de cada elec-
trn despus del impacto es diferente.
Respuesta
VFF
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PREGUNTA N.o10
Se construye un oscilador armnico usando un
bloque de 0,3 kg y un resorte de constante els-
ticaK. CalculeK, en N/m, si el oscilador tiene unperiodo de 0,2 s.
A) 196
B) 296
C) 396
D) 496
E) 596
Resolucin
Tema:Movimiento armnico simple
La frecuencia cclica () de un oscilador armnico
para cualquier caso se determina segn
K
(I)
m
K
(II)m
K
(III)
m
I II III I= = = = ( )
2
T
K
m
Anlisis y procedimiento
Para determinar la rigidez (K), utilizamos la ecua-
cin (I).
2
T
K
m=
Luego
K
Tm=
4 2
2
Datos:
T=0,2 s; m=0,3 kg
K =( )
( )4
0 20 3
2
2
,,
K=296 N/m
Respuesta
296
PREGUNTA N.o11
Una carga q= 3,6410 9 C se mueve con
una velocidad de 2,75106m/s . Calcule la
fuerza que acta sobre la carga, en N, si est en
una regin que contiene un campo magntico
B = +
0 75 0 75, , .T T
A) 5510 6
B) 6510 5
C) 7510 4
D) 8510 3
E) 9510 2
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Solucionario de Fsica y Qumica
Resolucin
Tema: Fuerza magntica sobre una partcula
electrizada
Anlisis y procedimiento
Graficamos el problema.
k
v
x
y
y
Bx
Byq
Datos:
By
=0 75, T
Bx
=0 75, T
v
= 2 75 106
, m/s
q= 3,6410 9C
Cuando una carga se desplaza por un campo
magntico, experimenta una fuerza de naturaleza
magntica, cuyo mdulo se determina segn
Fmag=|q|Bvsen; v
B
z
y
x
By
(+)
()
v
kFmag( )
ComponenteBx:
Fmag=|q|Bxvsen0; =0
Fmag=0
ComponenteBy:
F mag=|q|Byvsen90; =90
F mag=(3,6410 9)(0,75)(2,75106)
Fmag
=7510 4N
F
mag N= ( )75 10 4
Respuesta
7510 4
PREGUNTA N.o12
Dados los vectores A
,B
y C
, donde |A|=4 u,
|B|=8 u y |C|=7 u, determine el ngulo , si se
sabe que el vector resultante de la suma de 2A
,
2B
y C
se encuentra en el eje Y.
X
Y
C
2A
2B
A) 30 B) 37 C) 45
D) 53 E) 60
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PREGUNTA N.o13
Una partcula partiendo del reposo se desplaza con
movimiento rectilneo de aceleracin constante
terminando su recorrido con rapidez v1. Paraque la partcula se desplace 3 veces la distancia
del recorrido anterior con rapidez constante v2,
empleando el mismo tiempo, es necesario que la
relacin v1/v2sea:
A) 1/3 B) 2/3 C) 4/3
D) 3/2 E) 3/4
Resolucin
Tema:MRU - MRUV
Anlisis y procedimiento
Piden v1/v2.
Primer caso: La partcula realiza MRUV.
d
v1
v0=0
a
t
d v v
tF=
+
0
2
d v
t= +
0
2
1
d v
t= 1
2 (I)
Resolucin
Tema:Operaciones con vectores
Anlisis y procedimiento
Piden .
Condicin
R A B C
= + +2 2
R
: en el eje y
Descomponemos los vectores en y,x.
2A
2B
C
X
Y
16sen16
16cos8
Del dato
|A|=4 u 2|A|=8 u
|B|=8 u 2|B|=16 u
Para que la resultante se encuentre en el ejevertical, se tiene que cumplir
Vx
( ) = 0
16cos 8=0
cos=8/16
\ =60
Respuesta
60
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Solucionario de Fsica y QumicaSolucionario de Fsica y Qumica
Segundo caso: La partcula realiza MRU y sedesplaza 3den el mismo tiempo t.
3d
v2
v2
t
3d=v2 t (II)
Reemplazamos (I) en (II).
32
12
vt v t
=
\v
v1
2
2
3=
Respuesta
2/3
PREGUNTA N.o14
Un proyectil se lanza desde el origen de coordenadas con una rapidez de 50 m/s formando un ngulode 53 con la horizontal. Si despus de un cierto tiempo alcanza una altura h=60,38 m, calcule
aproximadamente el otro instante de tiempo en que volver a tener la misma altura.(g=9,81 m s2)
A) 2,99 s B) 4,15 s C) 6,15 s D) 8,15 s E) 9,45 s
Resolucin
Tema:Movimiento parablico de cada libre (MPCL)
Anlisis y procedimiento
Nos piden el instante t2.
Grafiquemos el movimiento parablico que describe la partcula.
h=60,38 mh=60,38 m h
t1t1
t2
t2
g
g
v0y=40 m/s40 m/s
50 m/s
30 m/s30 m/s
53
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A B x
1 m 3 m
A) 25 B) 40 C) 55 D) 75 E) 85
Resolucin
Tema:Equilibrio mecnico
Anlisis y procedimiento
Pidenx.
Por condicin, cuando la persona est a unadistancia x del extremo derecho, la tabla empieza
a levantarse; entonces en el puntoAno hay fuerzade reaccin. Hacemos el DCL sobre la barra.
A B1,5 m 1,5 m
Fg(tabla) Fg(persona)
antihorario horario
1x x
1 m 1 m
Aplicamos la segunda condicin de equilibrio
respecto del punto B.
M =M
M MFg Fgpersona tabla=
Fgpersona(1 x)=Fg tabla(1,5)
En los instantes t1y t2, la partcula se encuentra a
una altura h=60,38 m. En la proyeccin vertical,
usamos la ecuacin vectorial del MVCL para
obtener t1y t2.
h v t g t y
= +0
21
2
+ = + 60 38 40 1
29 81
2, ( , )t t
4,905 t2 40t+60,38=0
Al resolver la ecuacin, obtenemos t1=2 s
t2=6,15 s
El instante posterior es t2.
\ t2=6,15 s
Respuesta
6,15 s
PREGUNTA N.o15
Un hombre de 80 kg de masa que est pintando
un techo, se encuentra caminando sobre una tabla
homognea de 5 m de longitud y 40 kg de masa,que se apoya sobre dos soportesAyBcomo se
muestra en la figura. Cuando llega a una distancia
xdel extremo, la tabla empieza (peligrosamente)
a levantarse. Calculex(en cm).
(g=9,81 m s2)
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Solucionario de Fsica y QumicaSolucionario de Fsica y Qumica
m g x m g persona tabla( )= (1,5)1
80(1 x)=40(1,5)
x=0,25 m
\ x=25 cm
Respuesta
25
PREGUNTA N.o16
Una de las lunas de Jpiter, o, describe una rbitade radio medio 4,22108m y un periodo de
1,53105s. Calcule el radio medio (en m) de otra
de las lunas de Jpiter, Calisto, cuyo periodo es
de 1,44106s.
{Dato: (88,56)1/3j4,45}.
A) 2,34107
B) 4,42108
C) 1,87109
D) 5,621010
E) 1,331011
Resolucin
Tema:Leyes de Kepler
Anlisis y procedimientoPiden el radio medioR2.
Las lunas de Jpiter o y Calisto orbitan en trayec-
torias con radios mediosR1yR2, respectivamente.
JpiterCalisto R2
o
R1=4,22108mR1=4,22108m
Sean
T1=1,53105s el periodo de o yT2=1,4410
6s
el periodo de Calisto. Aplicamos la tercera ley de
Kepler.
T
R
T
R
1
2
1
3
2
2
2
3=
1 53 10
4 22 10
1 44 105 2
8 3
6 2
23
,
,
,( )
( )=
( )R
R2
36
5
2
8 31 44 10
1 53 104 22 10=
( ),
,,
R23 8
388 56 4 22 10= ( ), ,
R2888 56 4 22 10=( ) ( ), ,1/3
R2=1,87109m
Respuesta
1,87109
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PREGUNTA N.o17
Un alumno estudia los cuerpos en cada libre luego
de lanzarlos verticalmente hacia arriba y llega a
las siguientes conclusiones:
I. El tiempo que el cuerpo demora en subir hasta
el punto ms alto es mayor que el que demora
en bajar, debido a que durante la bajada la
fuerza de gravedad acelera el cuerpo.
II. En el instante en que el objeto llega al punto
ms alto de su trayectoria su energa mecnica
total es mxima.
III. En el punto ms alto de su trayectoria, el objeto
se encuentra en equilibrio.
Indique la secuencia correcta despus de determinar
si las proposiciones son verdaderas (V) o falsas (F).
A) VVV B) VFV C) FFV
D) FFF E) FVF
Resolucin
Tema:Dinmica y Energa mecnica
Un cuerpo se encuentra en cada libre si en sumovimiento solo acta la fuerza de gravedad.
Anlisis y procedimiento
I. Falsa
En el MVCL, todo
cuerpo experimenta
la aceleracin de la
gravedad (g ), la cual
se considera cons-
tante. Por esta razn
II. Falsa
En cada libre, la energa mecnica se conserva.
A D
C
B
E E E EM M M MA B C D= = =
III. Falsa
En el punto ms alto experimenta la fuerza
de gravedad, la cual es la fuerza resultante
y origina la aceleracin de la gravedad. Por
lo tanto, en este punto no est en equilibrio
mecnico.
v0
v2
v1=0
g
Fg
Respuesta
FFF
t1=t4t2 =t3 v
1
v4
v5
t1
t4
t3t2
v2
v3
t subida=tbajada
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Solucionario de Fsica y QumicaSolucionario de Fsica y Qumica
PREGUNTA N.o18
Una pelota de masa m=2 kg se suelta desde una
altura h=5 m. Si luego del primer rebote alcanza
una altura mxima h/4, calcule la fuerza promedio,
enN, que la Tierra ejerce sobre la pelota, consi-
derando que el tiempo de contacto fue de 0,1 s.
(g=9,81 m s 2)
A) 9,8
B) 99,0
C) 148,5
D) 198,0
E) 297,1
Resolucin
Tema:Energa mecnica - impulso
1. Rapidez (v) de un objeto en cada libre luego
de ser soltado
2ghv=
h
h: distancia que
desciende
Por conservacin
de la energa
mecnica
v0=0
g
2. Impulso I
( )
t
F F
I F t
= NS
Anlisis y procedimiento
Graficamos lo ocurrido
2gh2=4,95 m/s
2gh1=9,9 m/sv1=
h1=5 m
antes del
choque
despus del
choqueR
Fg
vF=0
v0=0
Durante el choque (D.CH), del teorema del impul-
so resultante IRE
( )y la variacin de la cantidad de
movimiento P P
final inicial( ), tenemos
I P PRE
= final inicial
I I P PR Fg
+ = final inicial
Rt Fg t mv mv
+ = 2 1
Reemplazamos datos
R
0 1 19 62 0 1 2 4 95 2 9 9, , , , ,( ) + ( )( ) =( )( ) ( ) ( )
Reemplazamos
R
= +316 62, N
Si se desprecia el impulso de la fuerza de gravedad
(Fg t=0), se tiene
R
= +297 N
Respuesta
297,1
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PREGUNTA N.o19
Una masa de 4 kg est unida a un resorte de rigidez constante k=25 N/m y reposa sobre una superficie
horizontal lisa. El extremo opuesto del resorte est unido a una pared vertical. La masa comprime 15 cm
al resorte y se suelta. Calcule el tiempo, en s, a partir del instante en que la masa es soltada, cuando la
energa cintica es igual a su energa potencial por segunda vez.
A)p
10 B)
p
5 C)
3
10
p D)
2
5
p E)
p
2
Resolucin
Tema:Movimiento armnico simple
En el movimiento armnico simple (MAS) Por conservacin de la energa mecnica
E mv Kx KAM = + =1
2
1
2
1
2
2 2 2
ComoEC=EPE2 1
2
1
2
2 2Kx KA
=
x A
=
2
Ax=
A
P.E.
A
x
vEC=E
PE
se cumple
2
Anlisis y procedimiento
Relacionando el MAS con el MCU.
Se deduce
t tN M N M = ' '
tN M =
Como =K
m
entonces tK
m
N M =
Reemplazamos datos
tN M =3
10
s
N
N '
M '
MP.E.
A A
t
t
inicio del
MAS
por primera
vez
por segunda
vezE
C=E
PE
EC
=EPE
3
4=
4
Ax=
2
Respuesta3
10
p
16
8/12/2019 Aduni - S_Fisica
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Solucionario de Fsica y QumicaSolucionario de Fsica y Qumica
PREGUNTA N.o20
Se tiene un dispositivo que emite ondas sonoras de
manera uniforme en todas las direcciones. Seale
la veracidad (V) o falsedad (F) de las siguientes
afirmaciones.
I. La intensidad del sonido disminuye en propor-
cin inversa al cuadrado de la distancia de la
fuente emisora al oyente.
II. El nivel de sonido expresado en dB es propor-
cional al cuadrado de la intensidad del sonido
emitido.
III. El tiempo que la onda sonora tarda en llegar al
oyente disminuye con la potencia de las ondas
emitidas.
A) FVF B) FVV C) VVF
D) VFV E) VFF
Resolucin
Tema:Ondas mecnicas - sonido
Anlisis y procedimientoI. Verdadera
R1
R3
R2
Como la intensidad del sonido (I) se define
matemticamente as:
I P
=
( )
( )
potencia
rea A
Entonces
P=A.I=4pR2I
SiPes constante, entonces
4pR 21I1=4pR22I2=4pR
23I3=
I1R12=I2R
22=I3R3
2= . . . = cte.
II. Falsa
Por definicin matemtica
= 10 0log
I
I
Por lo tanto, el nivel sonoro (b) depende del
logaritmo de la intensidad del sonido (I).
III. Falsa
La rapidez de la onda sonora (v) depende de
las propiedades elsticas del medio
v RTM
=
g: coeficiente de dilatacin adiabtica
R: constante universal de los gases
T: temperatura
M: masa molar de los gases
Por lo tanto, el tiempo que demora la onda en
llegar al oyente no depende de la potencia conla que se emite.
Respuesta
VFF