DOCUMENTO DE APOYO A LA DOCENCIA II 80 EJERCICIOS DE … · 2018-01-30 · Dudas o comentarios...

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE CIENCIAS MÉDICAS UNIDAD DIDÁCTICA DE FÍSICA CATEDRÁTICO: ING. LUIS DE LEÓN AÑO 2017

Ing. Luis De León Dudas o comentarios escribir a: [email protected] Página 1

DOCUMENTO DE APOYO A LA DOCENCIA II

80 EJERCICIOS DE OPCIÓN MULTIPLE

PROPUESTO POR: ING. LUIS DE LEÓN

Guatemala, Octubre 2017



Los siguientes ejercicios propuestos, se han recopilado con fines didácticos, los ejercicios

fueron seleccionados de los siguientes textos:

H. CROMER ALLAN Física para las ciencias de la vida, segunda edición, editorial Reverté S.A.

G. K. STROTHER Física aplicada a las ciencias de la salud, Universidad del Estado de Pennsylvania, Editorial McGraw-Hill Latinoamericana, S.A.

MACDONAL/BURNS, Física para las ciencias de la vida y de la salud, Addison-Wesley Iberoamérica.

SERWAY, RAYMOND A., VUILLE, CHRIS., FAUGHN, JERRY S. Fundamentos de FISICA, Octava Edición Volumen I y II.

SERWAY, RAYMOND A., JEWETT JR. JOHN W Física para ciencia e Ingeniería, Sexta Edición Volumen I y II, editorial Thomson.

TIPPENS, PAUL E., Física conceptos y aplicaciones, séptima edición, Editorial McGraw Hill.

Otros que la Unidad de Didáctica de Física, ha utilizado como hojas de trabajo, tareas, exámenes parciales y exámenes finales del curso.



EJERCICIOS PREPARATORIOS

1) Un bloque se desliza sin fricción sobre un plano inclinado ( con respecto a la horizontal) de 1

metro de longitud. Determine la aceleración cuando el bloque pasa por la mitad del plano.

2) Un bloque de 2 kg descansa en el extremo superior de un plano inclinado ( respecto a la

horizontal) de 1 metro de longitud. Determine la magnitud del momento (en Nm) del peso, con respecto al extremo inferior en la base del plano.

3) En un recipiente de 6 litros se introducen 0.03 moles de Neón y 0.09 moles de argón a una temperatura de ¿Cuál es la presión (en kpa) sobre las paredes del recipiente?

4) En un proceso isobárico el volumen de un gas contenido en un vejiga se reduce de 2.5 litros a 1.8

litros. Si la temperatura inicial es de ¿Cuál será su temperatura final absoluta? ( en K)

5) Calcule la potencia cardiaca del corazón (en Watts) para que la sangre circule a razón de 4.7

litros por minuto. Use como presión sanguínea 110 mmHg.

6) El módulo de Young del aluminio es ¿Qué esfuerzo hay que aplicarle para que

se estire un 0.5%? (respuesta en )

7) El calor especifico del hierro es un bloque de hierro de 125 g está

¿Cuántas calorías perderá antes de alcanzar el equilibrio térmico a ?

8) El hielo tiene un calor de fusión de . Un mol de agua tiene una masa de 18 g. si a 100 g de hielo a se le ceden 29000 J ¿Qué masa de hielo (en gramos) quedará al final?

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) 1290 c) d) e)

a) b) c) d) e)



9) Un cuerpo de 100 kg cuelga de un alambre de 4 m de longitud inicial y de sección transversal. Calcule es esfuerzo en (

10) El cerebro de una niña está a 20 pulgadas encima del corazón y sus pies a 42 pulgadas debajo de éste. Si se supone que la presión sanguínea al salir del corazón es de 120 mmHg, calcule el valor de la presión sanguínea en ( ) en los pies.

11) Un tanque de 509 litros contiene a y 5 atm. Calcule la masa en kg del gas almacenado. (M= 32 g/mol, R= 8.314 J/mol*K)

12) Un rayo de luz en el aire (n=1) choca con una placa de vidrio (n=1.5), con un ángulo de incidencia de . Determine en el ángulo de reflexión.

13) ¿Cuantas desintegraciones por segundo hay en un mol de si su semivida es de años?

14) A una altura de 1.5 m se sostiene un libro de 2 kg. ¿Cuánta potencia (en Watts) se desarrolla durante 2 minutos?

15) El sistema de la figura esta en equilibrio, el objeto 3 pesa 1.4 N y cada barra horizontal 0.50 N. Calcule el peso (en N) del objeto 1

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) 1.86 b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a)

b)

c)

d)

e) 𝐿

𝐿

𝑤 𝑤

𝑤1

𝐿

𝐿



16) Calcule el diámetro exterior, D (en cm) de un fémur (ver figura) de espesor e= 3mm, si la carga máxima de compresión que resiste es y el esfuerzo de compresión es

17) Cuando una persona se inclina para levantar una carga, la columna vertebral puede considerarse como una estructura de un solo miembro que está apoyada en la base de la espina dorsal y sostenida por los músculos de la espalda, fijada a la armazón del esqueleto como se muestra en la figura. Calcule la tensión (en Lb) si el peso del tronco 1 el peso de brazos cabeza y

carga CE es el musculo de la espalda y (

) (

1

) y 12

18) Calcule la longitud de onda en (mm) de un electrón si su energía cinética es 100 eV

19) ¿Cuántas desintegraciones hay en un mol de si su semivida es ?

a) 1 b) 1 1 c) 1 1 d) 1 e) d) 1

20) La velocidad de la sangre en el centro de un capilar de 0.1 cm de longitud y de radio, es 0.066 cm/s. calcule el flujo Q (en ) en el capilar.

21) Calcule la longitud final (en mm) para una barra cilíndrica ( 11 de 4 m de largo y 9 cm de diámetro, si soporta a compresión la carga de un cuerpo de

a)

b)

c)

d)

e)

a)

b)

c)

d) 684

e) 762

a) 1.23 b) 1 c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

𝐷

𝑒



22) La siguiente figura corresponde a una cabeza de 50 N sostenida por los músculos extensores del cuello y apoyada sobre la articulación atlantooccipital, que ejerce una fuerza de contacto con un ángulo de (con la horizontal). Calcule el módulo de la fuerza ( en N) de los músculos del cuello

23) Si la membrana de las células fuera permeable a los iones orgánicos de los fluidos celulares

¿Cuál es el potencial de (en V) debido a estos iones ( =0.044 mol/lt y

=0.147 mol/lt).

24) El área de la superficie exterior de una casa (paredes y tejado) tiene de los cuales

corresponden a ventanas, las cuales tiene un espesor de 0.5 cm. Las paredes y tejado están

cubiertas con un material aislante de 8 cm de espesor. Cuando la temperatura exterior es

el interior de las ventanas está a y el exterior de las paredes y techo está a

¿Cuál es la velocidad de conducción de calor (en W) a través de las ventanas?

25) Desde un frasco que se encuentra a 160 cm por encima de la vena de un paciente fluye plasma

¿Cuál es la presión (en mmHg) de éste cuando ingresa en la vena?

26) Un microscopio electrónico puede resolver o separar estructuras que son 10 o más veces el tamaño de la longitud de onda del electrón ¿Cuál es la estructura más pequeña en que se puede resolver en un microscopio electrónico utilizando electrones de eV?

a)

b)

c)

d)

e)

a) b) c) d) 1 e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) 1 c) d) e)



27) ¿A qué velocidad relativa al aire (en m/s) se aleja del receptor una sirena que emite un sonido de 300 Hz, si se mueve hacia la misma con una rapidez de 20 m/s relativa al aire, cuando la frecuencia que escucha es de 280 Hz. (la velocidad del sonido en el aire es de 340 m/s)

28) La figura muestra dos alambres largos por los que corren 1 = 6 A (a la izquierda) e =12 A (en

sentidos opuestos), están separados d = 15 cm. Calcule el campo magnético total (en Gauss) en un punto sobre la recta que une a ambos alambres que se encuentra a 18 cm a la izquierda del alambre de la derecha.

29) ¿Calcule el módulo de la fuerza (en N) sobre , ejercida por , dado que (a = 3 cm y b = 4 cm)

30) En un circuito con una f.e.m. dada, se conectan 3 resistencias en paralelo. Si 1 es menor que , y ésta es menor que , ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es incorrecta?

31) La temperatura de la piel, normalmente, es de , en tanto que la del organismo . Calcule

las pérdidas por conducción (en 1) si la conductividad calorífica es 1 1 1 y este flujo se establece a una distancia de 3 cm. Para el área de la piel use

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) 1

b) 1

c) 1

d) 1

e) 1

a) 1

b)

c)

d) 1.8

e)

a) 1 b) 1 c) 1 d) e)



32) El módulo de Young de la RESILINA (una proteína flexible parecida al caucho que se encuentra en los artrópodos), se determinó mediante experimentos hechos con el tendón elástico de las patas del saltamontes. El tendón tenía inicialmente 0.72 mm de longitud y 0.13 mm de diámetro y una carga de 2.4 g lo alargaba hasta una longitud de 1.39 mm a partir de estos datos, Calcule el esfuerzo (en

33) Cuando una persona esta de puntillas el pie actúa como una palanca. Para un persona de 180 lb, de puntillas en un solo pie, el tendón de Aquiles hala hacia arriba con una fuerza T. Calcule la fuerza F de compresión (en lb) en el hueso de la pierna (tibia)

34) Un paciente se encuentra desnudo esperando ser examinado, su piel de se encuentra a si la velocidad neta de pérdida de calor por radiación de su cuerpo es 79.95 W, calcule la temperatura ambiente de la clínica . (considere: la emisividad de lapiel humana y

a) b) c) d) e)

35) ¿A qué altura (en cm) por encima de la vena de un paciente se encuentra un frasco del que fluye plasma, si ingresa a la vena a 120 mmHg? (densidad del plasma

a) b) c) d) e)

36) Sin ser solidos (ya que, en su interior se encuentra la medula ósea) los huesos en general son estructuralmente muy fuertes. Si la resistencia a la compresión del fémur es su diámetro externo es 2 cm y la pared de 3 mmm de espesor, calcule la carga máxima (en N) que puede soportar.

a) b) c) d) e)

a)

b)

c)

d)

e)

a) b) c) d) e)



37) ¿A qué velocidad relativa al aire (en m/s) se mueve un receptor hacia una sirena que emite un sonido de 300 Hz, si esta se aleja con una rapidez de 40 m/s relativa al aire, cuando la frecuencia que escucha es de 280 Hz. (la velocidad del sonido en el aire es de 340 m/s)

38) Un tanque de gas a 4 atmosferas de presión contiene 0.35 moles de oxígeno y 0.65 moles de

helio ¿Cuál es la presión parcial (en mmHg) del helio?

39) ¿En la Ley de ohm que opción es verdadera?

40) Los tejidos vivos expuestos a rads quedan completamente destruidos. Si no se pierde calor, al absorber esa dosis ¿Cuánto aumentará la temperatura (en ) de los tejidos? ( suponga que el calor especifico del tejido es igual al del agua, 1

41) Un anciano tiene su punto próximo a 2 m delante de sus ojos. ¿Qué potencia de lentes (en dioptrías) necesita para leer cómodamente a 25 cm?

42) Si se supone que la relación esfuerzo-deformación permanece lineal hasta la fractura, ¿En que porcentaje se reduce la longitud de un fémur bajo la acción de una carga de ? El área de la sección transversal mínima del fémur de un hombre adulto es de El módulo de

Young (E o Y) es ( La repuesta es , encuentre el exponente)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) El valor de las resistencia depende del voltaje

b) Si las resistencias se conectan en paralelo, la resistencia equivalente en menor que todas la

individuales.

c) el valor de la corriente que pasa por cada resistencia es directamente proporcional a la magnitud del valor de estas. d) Si la resistencias se conectan en serie, la resistencia equivalente es menor que todas las individuales

e) Nac.

a) b) 1 c) d) 1 e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)



43) ¿Qué energía (en J) del fotón se necesita para excitar el electrón de hidrogeno desde el nivel ?

44) Un tubo horizontal tiene la forma de la figura de la derecha. Los diámetros son 6 y 2 cm. En el

punto 1 la velocidad es de 2 m/s y la presión 180 kPa. Calcule la velocidad en el punto 2 (en m/s)

45) Considere dos puntos de una vaso sanguíneo artificial, así: diferencia de altura 30 cm; área transversal en cada punto 1 y diferencia de presión

entre los dos puntos y flujo a través del vaso

Calcule la densidad

(kg/ del flujo. (Considere que el punto 1, está abajo del punto 2).

46) El caudal aproximado de la sangre oxigenada que sale del corazón de un adulto en reposo es de

el volumen de sangre en todo el cuerpo es de unos ocho litros, de modo que cada minuto (aproximadamente) toda la sangre completa un circuito por el cuerpo. Calcule la velocidad media de la sangre ( ), si el diametro de la aorta es 18 mm.

47) Estando parado en un solo pie, se puede considerar que el peso de un hombre pasa sobre la línea que cae 1.25 pulgadas delante de la articulación del tobillo (punto O de la figura). El musculo de la pantorrilla (el grupo de los músculos del tendón de Aquiles) se une al tobillo a 1.75 pulgadas por detrás de la articulación y sube en un ángulo “A” de Calcule el ángulo “ ” en grados para un hombre de 150 libras de peso (

a) b) 1 c) 1 d) e)

a)

b)

c)

d)

e)

a) 1400 b) c) d) e)

a) 1 b) 1 c) d) e)

a)

b)

c) d) e)



48) Un pintor de 100 kg está subido a 50 cm medido de la parte superior de una escalera de 15 kg de masa y de 4 m de largo, que está apoyada (sin fricción) contra una pared formando un ángulo de (con la pared ver figura). Calcule el ángulo (en grados) de la fuerza que ejerce el suelo sobre la escalera

49) Si el musculo del brazo de una muchacha se contrajo al lanzar una pelota de 100 g 8 metros hacia arriba. ¿Cuál es la fuerza media (en N) ejercida por el musculo?

50) El caudal aproximado de la sangre oxigenada que sale del corazón de un adulto en reposo es de

el volumen de sangre en todo el cuerpo es de unos ocho litros, de modo que cada minuto (aproximadamente) toda la sangre completa un circuito por el cuerpo. Calcule la velocidad media de la sangre ( ), si el diametro de la aorta es 18 mm.

51) Un atleta demora 2 segundos para levantar una barra de 100,000 g desde el pecho hasta arriba (h = 50 cm) ¿Qué trabajo en KJ se desarrolla en este caso?

52) Un cuerpo de 500 g se desliza 50 cm a lo largo de una mesa horizontal. ¿cuánto trabajo (en J) realiza la fuerza de fricción sobre el cuerpo si el coeficiente de fricción entre la mesa y el cuerpo es de 0.10?

53) Inclinándose sobre el timón un ciclista reduce la resistencia que el viento ejerce sobre él y sobre la bicicleta. Si al desplazarse a una velocidad constante (o uniforme) de 3 m/s por una carretera plana consume una potencia de 300 W ¿Cuál es la fuerza (en kN) de rozamiento ejercida sobre él y la bicicleta por el aire?

a)

b)

c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) 1 b) 1 c) d) e)

a) b) c) 1 d) e)

a) 1 b) 1 c) d) 1 e)

a) b) c) d) e)



54) El disparo de un arma de fuego produce un nivel de intensidad de 90 dB en un lugar determinado. ¿Cuál será el nivel de intensidad producido en el mismo lugar por dos de estos disparos simultáneos?

55) Al estar de pie en un crucero de peatones una persona escucha una frecuencia de 560 Hz de la sirena de una ambulancia que se aproxima. Después que pasa la ambulancia la frecuencia escuchada de la sirena es de 480 Hz, determine la rapidez de la ambulancia en m/s (velocidad del sonido en al aire 343 m/s)

56) Con un medidor de flujo de efecto Doppler se detecta un corrimiento de frecuencia media de

100 Hz para una frecuencia de la fuente de Si la velocidad del sonido en la sangre es de 1570 1¿Cuál es la velocidad media en (cm/s) del flujo sanguíneo en el vaso estudiado

57) Una ambulancia viaja hacia el norte a 15 m/s. su sirena tiene una frecuencia de 600 Hz en

reposo, un automóvil avanza hacia el sur a 20 m/s en dirección a la ambulancia. ¿Qué frecuencia (khz) escucha el conductor del automóvil antes que su vehículo pasa junto a la ambulancia? (velocidad del sonido en el aire 343m/s)?

58) Una sirena policiaca emite una onda senoidal de 300 Hz. la rapidez del sonido es de 340 m/s.

Calcular la frecuencia escuchada en (Hz), si la sirena se aleja del receptor a 45 m/s mientras el receptor se acerca hacia la sirena a 15 m/s

59) Dos trenes en vías separadas se mueven uno hacia el otro. El tren 1 tiene una rapidez de 130 km/h mientras que el tren 2 tiene una rapidez de 90 km/h. el tren 2 toca su bocina emitiendo una frecuencia de 500 Hz. ¿Qué frecuencia escucha el piloto del tren 1 en Hz? (velocidad del sonido 343 m/s en el aire)

60) Un metro cuadrado de membrana de axón tiene una resistencia de La membrana

tiene un espesor de . La resistividad (en µ ) de la membrana es . Encuentre el exponente.

a) b) c) d) e)

a) Faltan datos b) 15.5 c) 75.2 d) 26.4 e) Nac.

a) 2.16 b) 3.14 c) 1.57 d) 0.78 e) 1.08

a) 609 b) 542 c) 665 d) 0.665 e) 0.542

a) 330.5 b) 253.2 c) 361.0 d) e)

a) 515 b) 485 c) 600 d) 596 e) 419

a) b) c) d) e)



61) Calcule la fuerza “B” (N), sobre el diente. (las fuerzas se transmiten a los huesos que los

sostienen. Gradualmente el tejido del hueso se destruye y permite que el diente se mueva o gire. En el espacio intermedio crece nuevo tejido óseo. Las fuerzas han de ser suficientemente pequeñas para no dañar la raíz del diente).

62) Si el área de la sección transversal mínima de un fémur humano es 6.45 , ¿ A qué carga

de compresión (N) ocurre la fractura?

63) S “ ” p r plicar 40 N a la pierna, ¿ Qué ángu Ɵ u r

64) Él, de 65 kg, cambia su estilo de vida. Si a los 20 años su tasa metabólica aproximada al bicicletear es 1, ¿Cuánta grasa (kg) gasta en 4 hrs, sí la energía equivalente de la grasa es 1?

65) Ella cambia su estilo de vida: levanta 1000 veces, 0.5 m de altura, un objeto de 10 kg. Si la grasa

suministra de energía por kg, la cual se convierte en energía mecánica con un rendimiento del 20 %, ¿ Cuánta grasa (kg) perderá al realizar tal ejercicio?

66) Al andar, una persona con velocidad normal produce calor a un ritmo de 280 W. Si el área de la

superficie del cuerpo es y si se supone que el calor se genera a por debajo de la piel, ¿Qué diferencia de temperatura (K) entre la piel y el interior del cuerpo existiría si el calor se condujera hacia la superficie? Suponga que la conductividad térmica es la misma que para los músculos animales, 1 1

a)

b)

c) d) e)

a) b) c) d) e)

a)

b)

c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)



67) Si el nivel de intensidad del habla de una persona es 50 dB, ¿Cuál es el nivel de intensidad (dB) cuando 10 personas como ellas hablan a la vez?

68) El corazón bombea sangre hacia la aorta (radio interior 1.0 cm), la cual alimenta 32 de las

principales arterias (0.21 cm de radio interior cada una). Si la sangre en promedio fluye en aquélla a 28 cm/s ¿Aproximadamente con qué rapidez promedio (m/s) fluye la sangre en las arterias?

69) Una jeringa tiene un diametro D= 0.85 cm y una longitud L=4.5 cm. Si sellamos el extremo,

de la aguja, cuando el embolo está en el otro extremo. ¿Qué numero de moles de aire quederá encerrado en la jeringa si la temperatura ambiente es de y la presión de una atmosfera?

70) Si el embolo de la jeringa del ejemplo anterior se desplaza isotérminamente, desde su

posición incial de 4.5 cm hasta la final de 2.8 cm. ¿Cuál será la nueva presión en torr?

71) Una masa de 2.6 kg se cuelga de un alambre de aluminio 1 y por ello

se alarga un 0.2% ¿Qué área en , tiene el alambre?

72) Dos alambres de aluminio, iguales a los del problema anterior, se usan para colgar

horizontalmente, por sus extremos una barra de hierro de 28 kg, ¿Qué deformación unitaria tendrá en cada uno de ellos?

73) Un litro de agua tiene una concentración de

de sal y se mezcla con medio litro de

agua pura. ¿Cuál será la concentración de la mezcla? ( en )

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)



74) Una masa de 1.8 kg se cuelga de un alambre de aluminio 1 de

de radio¿Qué porcentaje se estirará?

75) En un litro de agua se vierten dos cucharadas y media de sal 1

u r a

temperatura ambiente de ¿Qué presión osmotica tendra la sal? (en pa)

Sección respuesta directa: 76) Un paciente recibe una transfusión de sangre por medio de un aguja de radio 0.20 mm y una

longitud 2.0 cm. La densidad de la sangre es La botella que suministra la sangre está a 0.50 m sobre el brazo de paciente ¿Cuál es el gasto que pasa por la aguja? (

R/

77) Un estudiante come un desayuno que consiste en dos platos de cereal con leche, conteniendo un total de de energía. Él desea hacer una cantidad de trabajo equivalente, realizando levantamiento de pesas de 25 kg. en el gimnasio ¿cuantas veces debe levantar las pesas para gastar esa cantidad de energía? (suponga que cada vez que el estudiante levanta las pesas, realiza un desplazamiento vertical de 0.40 m, la distancia desde sus rodillas a su cuello). R/

78) La ELASTINA es una proteína elástica hallada en los vertebrados. Su módulo de Young es alrededor de Si una muestra de elastina de 1 cm de longitud y 0.2 mm de diámetro, es estirada bajo la acción de una carga de 5 g. ¿Cuál es su nueva longitud? R/ 3.6 cm

79) La luz pasa del medio A al medio B formando un ángulo de con la frontera horizontal entre ambos. Si el ángulo de refracción también es de 35 ¿Cuál es el índice de refracción relativo

entre los dos medios

?

R /

a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)



80) El esfuerzo de compresión del hueso de un muslo humano (ver figura) se parece al ejercido en la sección transversal de un cilindro hueco, si el esfuerzo máximo que puede sostenerse es de p ¿Cuál es la fuerza requerida para romper el hueso en su parte más estrecha? (use la dimensiones de la figura R) 63.66 KN

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