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Evaluación de la sección 4 (continuación) — Ejercicios 4 y 5: capacidad calorífica/calor específico (10 kJ, ΔT=2.3 K, m=5 kg) y tensión en cuerda (7 kg, 12 m, f=3 Hz, λ=50 cm)

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Capacidad calorífica C ≈ 4347 J/K. Calor específico c ≈ 869 J/(kg·K).

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Solución — Página 265

Fisica 3° · Bgu 3 Fisica 2024 · 2024

Ejercicio 1

Lectura

(Continuación de la Evaluación de la sección 4)

Ejercicio 4

Calculo** la capacidad calorífica y calor específico de un cuerpo que al desprender 10 KJ de calor, su temperatura disminuye 2.3 K. Sabiendo que el cuerpo tiene una masa de 5 kg.

[Cuadro de respuesta en blanco]

Ejercicio 5

Calculo** la tensión que se debe ejercer sobre una cuerda de 7 kg y 12 m de longitud para que al agitar el brazo periódicamente a razón de 3 veces por segundo aparezcan ondas cuya longitud de onda es de 50 cm.

[Imagen ilustrativa: persona agitando una cuerda. Fuente: https://acortar.link/YMe7ml]

[Cuadro de respuesta en blanco]

Ejercicio 1

Calcular C y c de un cuerpo con Q=10 kJ, ΔT=2.3 K, m=5 kg.

Ejercicio 2

Tensión en cuerda de 7 kg y 12 m con ondas f=3 Hz y λ=50 cm.

Ejemplo 1

Capacidad calorífica y calor específico. Q=10 kJ=10000 J, ΔT=2.3 K, m=5 kg.

Ejemplo 2

Tensión en cuerda. m=7 kg, L=12 m, f=3 Hz, λ=50 cm=0.5 m.

Resultado: La tensión necesaria en la cuerda es T ≈ 1.31 N.

Tablas

Magnitud	Problema 4	Problema 5
Datos	Q=10 kJ, ΔT=2.3 K, m=5 kg	m=7 kg, L=12 m, f=3 Hz, λ=50 cm
Fórmula	C=Q/ΔT; c=Q/(mΔT)	v=λf; T=μv²=mv²/L
Resultado	C≈4347 J/K; c≈869 J/(kg·K)	T≈1.31 N

Respuesta

Capacidad calorífica C ≈ 4347 J/K. Calor específico c ≈ 869 J/(kg·K).

Contenido de la página

(Continuación de la Evaluación de la sección 4)

4. Calculo la capacidad calorífica y calor específico de un cuerpo que al desprender 10 KJ de calor, su temperatura disminuye 2.3 K. Sabiendo que el cuerpo tiene una masa de 5 kg.

[Cuadro de respuesta en blanco]

5. Calculo la tensión que se debe ejercer sobre una cuerda de 7 kg y 12 m de longitud para que al agitar el brazo periódicamente a razón de 3 veces por segundo aparezcan ondas cuya longitud de onda es de 50 cm.

[Imagen ilustrativa: persona agitando una cuerda. Fuente: https://acortar.link/YMe7ml]

[Cuadro de respuesta en blanco]

Tabla

Magnitud	Problema 4	Problema 5
Datos	Q=10 kJ, ΔT=2.3 K, m=5 kg	m=7 kg, L=12 m, f=3 Hz, λ=50 cm
Fórmula	C=Q/ΔT; c=Q/(mΔT)	v=λf; T=μv²=mv²/L
Resultado	C≈4347 J/K; c≈869 J/(kg·K)	T≈1.31 N

Fórmulas y ecuaciones

C = $\frac{Q}{\Delta T}$

c = $\frac{Q}{m \cdot \Delta T}$

v = $\lambda$ f

$T_{$ $\text{cuerda}$ } = $\mu$ $v^2$ = $\frac{m}{L}$ $(\lambda$ $f)^2$

C = $\frac{Q}{\Delta T}$ = $\frac{10000 \text{ J}}{2.3 \text{ K}}$ $\approx$ 4347 $\text{ J/K}$

c = $\frac{Q}{m \cdot \Delta T}$ = $\frac{10000}{5 \times 2.3}$ = $\frac{10000}{11.5}$ $\approx$ 869 $\text{ J/(kg·K)}$

v = $\lambda$ $\cdot$ f = 0.50 $\text{ m}$ $\times$ 3 $\text{ Hz}$ = 1.5 $\text{ m/s}$

$\mu$ = $\frac{m}{L}$ = $\frac{7 \text{ kg}}{12 \text{ m}}$ $\approx$ 0.583 $\text{ kg/m}$

T = $\mu$ $\cdot$ $v^2$ = 0.583 $\times$ $(1.5)^2$ = 0.583 $\times$ 2.25 $\approx$ 1.31 $\text{ N}$

Glosario (15)

capacidad calorífica

calor específico

calor

temperatura

variación de temperatura

masa

ondas en cuerdas

longitud de onda

frecuencia

tensión

densidad lineal de masa

velocidad de onda

kelvin

newton

Preguntas para practicar

¿Cuál es la diferencia entre capacidad calorífica y calor específico?

¿Cómo se relaciona la tensión en una cuerda con la velocidad de las ondas?

¿Por qué un material con mayor calor específico necesita más energía para cambiar su temperatura?

¿Qué sucede con la longitud de onda si se aumenta la frecuencia con la misma tensión?

¿Cómo afecta la masa por unidad de longitud (μ) a la velocidad de las ondas en una cuerda?

Temas y conceptos clave

Capacidad caloríficaCalor específicoTermodinámicaOndas en cuerdasTensión en cuerdaVelocidad de ondaLongitud de ondaFrecuenciaDensidad lineal de masaEvaluación sección 4capacidad caloríficacalor específicoQ=CΔT=mcΔTC=Q/ΔTc=Q/(mΔT)10 kJ2.3 K5 kgtensión en cuerda7 kg12 m3 Hz50 cmv=λfT=μv²μ=m/Ldensidad lineal

Fuentes y referencias

https://acortar.link/YMe7ml (imagen ilustrativa del problema 5 — persona agitando cuerda)

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Calculo la capacidad calorífica y calor específico de un cuerpo que al desprender 10 KJ de calor, su temperatura disminuye 2.3 K. Sabiendo que el cuerpo tiene una masa de 5 kg.
Calculo la tensión que se debe ejercer sobre una cuerda de 7 kg y 12 m de longitud para que al agitar el brazo periódicamente a razón de 3 veces por segundo aparezcan ondas cuya longitud de onda es de 50 cm.

Fuente: https://acortar.link/YMe7ml r

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