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Fisica 3° · 2024
Libro de Física 3 BGU

Ministerio de Educación del Ecuador

265/273

Ejercicios de capacidad calorífica y tensión en una cuerda

📄 ejercicios fisica 🎓 bachillerato · 3° BGU Ecuador 🇪🇨 EC 🗣 Español
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Respuesta rápida

Ej. 4: C ≈ 4 348 J/K y c ≈ 870 J/(kg·K). Ej. 5: T ≈ 1,31 N.

📚 exercise fisica ⭐⭐⭐ Dificultad 3/5 ⏱ 4 min lectura

Solución — Página 265

Fisica 3° · 2024

4
Ejercicio 4

Calcular la capacidad calorífica y el calor específico de un cuerpo que al desprender 10 \, \text{kJ} de calor, su temperatura disminuye 2.3 \, \text{K}, sabiendo que el cuerpo tiene una masa de 5 \, \text{kg}.

  1. Datos: Q = 10 \, \text{kJ} = 10\,000 \, \text{J}, \Delta T = 2.3 \, \text{K}, m = 5 \, \text{kg}.
  2. La capacidad calorífica total se define como C = \dfrac{Q}{\Delta T}.
  3. Sustituyo: C = \dfrac{10\,000 \, \text{J}}{2.3 \, \text{K}} \approx 4\,347.83 \, \text{J/K}.
  4. El calor específico se obtiene dividiendo la capacidad calorífica entre la masa: c = \dfrac{Q}{m \, \Delta T}.
  5. Sustituyo: c = \dfrac{10\,000 \, \text{J}}{5 \, \text{kg} \times 2.3 \, \text{K}} = \dfrac{10\,000}{11.5} \approx 869.57 \, \text{J/(kg} \cdot \text{K)}.

Respuesta

Capacidad calorífica C \approx 4\,348 \, \text{J/K}; calor específico c \approx 870 \, \text{J/(kg} \cdot \text{K)}.

5
Ejercicio 5

Calcular la tensión que se debe ejercer sobre una cuerda de 7 \, \text{kg} y 12 \, \text{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 \, \text{cm}.

  1. Datos: m = 7 \, \text{kg}, L = 12 \, \text{m}, f = 3 \, \text{Hz}, \lambda = 50 \, \text{cm} = 0.50 \, \text{m}.
  2. Calculo la densidad lineal de masa: \mu = \dfrac{m}{L} = \dfrac{7 \, \text{kg}}{12 \, \text{m}} \approx 0.5833 \, \text{kg/m}.
  3. Obtengo la velocidad de la onda con la relación v = f \cdot \lambda: v = 3 \, \text{Hz} \times 0.50 \, \text{m} = 1.5 \, \text{m/s}.
  4. La velocidad en una cuerda tensa es v = \sqrt{\dfrac{T}{\mu}}, de donde T = \mu \, v^{2}.
  5. Sustituyo: T = 0.5833 \, \text{kg/m} \times (1.5 \, \text{m/s})^{2} = 0.5833 \times 2.25 \approx 1.31 \, \text{N}.
Respuesta

T \approx 1.31 \, \text{N}.

Contenido de la página

Página 264 — Texto de Física

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.

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.

Fuente de la ilustración: https://ascortar.link/YMe7ml

Ejemplos resueltos

Un cuerpo de 2 kg absorbe 4 000 J y su temperatura sube 10 K. Calcula su calor específico.

  1. c = Q/(mΔT) = 4000/(2×10) = 200 J/(kg·K). 2. Respuesta: c = 200 J/(kg·K).

Fórmulas y ecuaciones

C = Q/ΔT

c = Q/(m·ΔT)

T = μ·(f·λ)²

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

c = \frac{Q}{m \, \Delta T}

\mu = \frac{m}{L}

v = f \, \lambda

v = \sqrt{\frac{T}{\mu}} \Rightarrow T = \mu \, v^{2}

Glosario (5)

Capacidad calorífica
Cantidad de calor necesaria para elevar en 1 K la temperatura de un cuerpo; C = Q/ΔT, se mide en J/K.
Calor específico
Calor necesario para variar 1 K la temperatura de 1 kg de una sustancia; c = Q/(mΔT), en J/(kg·K).
Densidad lineal de masa
Masa por unidad de longitud de una cuerda, μ = m/L, en kg/m.
Longitud de onda
Distancia entre dos crestas consecutivas de una onda, se denota λ.
Tensión
Fuerza que se ejerce a lo largo de una cuerda, medida en newtons.

Temas y conceptos clave

Capacidad caloríficaCalor específicoOndas en cuerdasTensión y velocidad de ondacapacidad calorífica total C = Q/ΔTcalor específico c = Q/(mΔT)densidad lineal de masa μ = m/Lvelocidad de onda v = f·λtensión T = μv²

Fuentes y referencias

  • https://ascortar.link/YMe7ml
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Preguntas que la gente también hace

¿Cómo se calcula el calor específico de un cuerpo conociendo el calor y el cambio de temperatura?
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📌 Antes de leer esto
  • • Ecuación del calor Q = m·c·ΔT
  • • Definición de capacidad calorífica C = Q/ΔT
  • • Relación v = f·λ para ondas
  • • Fórmula de la velocidad de onda en una cuerda v = √(T/μ)
  • • Unidades del Sistema Internacional
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Resonancia y modos vibratorios de cuerdas fijas (armónicos)
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  1. 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.

  2. 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

264 Texto de Fisica

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