FSICA Y MEDICINPRCTICA GENERALPreparado por : Secundino Villarreal secundino.villarreal@gmail.com

Responda a cada una de las siguientes preguntas en forma breve y clara.

1. Qu teoras incluye cada una de las eras de la fsica y de qu trata cada una?2. Qu son los patrones de medida y para que sirven?3. Defina:a. Nmero atmicob. Nmero de masac. Istopod. Densidade. Mol f. Masa atmica g. Nmero de Avogadro.

4. De que trata el anlisis dimensional y cuales son sus limitaciones?5. Qu son las cifras significativas?6. Anote las reglas para trabajar las cifras en las operaciones de:a. Multiplicacinb. Divisinc. Sumad. Resta

7. Anote las reglas de redondeo.8. Haga una comparacin entre el Sistema Internacional y otros sistemas de unidades de medida (investigue).9. Describa brevemente las estimaciones y orden de magnitud (principio, utilidad, etc.)Complete los siguientes cuadros con los datos del SI solicitados en cada columna.

PATRNUNIDADABREVIATURA

Longitud

Masa

Tiempo

Temperatura

Intensidad Luminosa

Intensidad de corriente

Cantidad de sustancia

Complete los siguientes cuadros con los prefijos empleados en el Sistema Internacional y sus correspondientes potencias de base 10.

PREFIJOABREVIATURAPOTENCIA DE BASE 10

yocto

z

10-18

p

nano

10-3

c

deci

k

106

G

tera

Cifras Significativas

a) Para cada uno de los siguientes nmeros indique el nmero de cifras significativas y exprselo en notacin cientfica.NmeroCantidad de Cifras SignificativasNotacin Cientfica

8230563

6008.30

1.000

0.0085

0.078506

3.025

60.001

500

70000.0

0.08550

b) Aplique las reglas de redondeo a los siguientes nmeros. Note que la cantidad de cifras significativas a las cuales se debe redondear la respuesta est indicada en la segunda columna.

NumeroCantidad de cifras significativasRespuesta

3.32292Cuatro

6.385Tres

75.6345Cinco

600.15Cuatro

873336.54Tres

86.547Una

78965.398Cinco

1. Determine el nmero de cifras significativas en los siguientes nmeros: a) 23 cm, b) 3.589 s, c) 4.67 x 103 m/s, d) 0.043 2 m.

2. Efecte las siguientes operaciones aritmticas: a) la suma de los nmeros 756, 37.2, 0.83 y 2.5; b) el producto de 0,003 2 x 356.3, c) el producto de 5,620 x .

3. Si el radio de una esfera slida es (6.50 0.20) cm, y su masa es (1.85 0.02) kg, determine la densidad de la esfera en kg/m3 y la incertidumbre en la densidad.

4. Cuntas cifras significativas hay en los nmeros siguientes: a) 78.9 0.2, b) 3.788 x 109, c) 2.46 x 10-6 y d) 0.005 3?

5. Un granjero mide la distancia en torno a un campo rectangular. La longitud de los lados largos del rectngulo es 38.44 m, y la longitud de los lados cortos, 19.5 m. Cul es la distancia total alrededor del campo?

Conversin de unidades

1. Cuntos segundos hay aproximadamente en a) una hora y treinta y cinco minutos y b) en un da?

2. La mayor parte de las carreras que tienen lugar en una pista se miden en metros, en vez de en yardas. Cuntos metros hay en una carrera de cien yardas?

3. Algunas veces las seales de las carreteras indican las distancias a la prxima salida tanto en millas como en kilmetros. Una de tales distancias es 17.0 millas. Cul es esta distancia en kilmetros?

4. Exprese en millas/hora una velocidad de 110 km/h.

5. Un acre contiene 43560 pies2. Cuntos metros cuadrados (m2) hay en un acre? Cuntos acres hay en una hectrea?

6. La aceleracin es la rapidez de cambio de la velocidad. La aceleracin de un automvil se puede expresar en unidades de pies/segundo cuadrado. Otra unidad de aceleracin es metros por hora cuadrada. Convierta una aceleracin de 1.35 pies /s2 a unidades de m/h2.

Anlisis dimensional

La siguiente tabla lista cuatro variables y sus unidades.VARIABLEUNIDADESSmbolo

x metros m

tsegundoss

vmetros por segundom/s

ametros por segundo al cuadradom/s2

1. Tales variables aparecen en las seis siguientes ecuaciones, junto con unos cuantos nmeros que no tienen unidades. En cules de las ecuaciones las unidades del miembro izquierdo de la igualdad son consistentes con las del miembro derecho?

NEcuacinDimensionalmente congruente

1 SI NO

2 SI NO

3 SI NO

4 SI NO

5 SI NO

6 SI NO

2. Las variables x y v tienen las unidades que se muestran en la tabla de la pregunta 1. Es posible que x y v se relacionen con un ngulo segn la expresin tan = x/v? Explique su respuesta.

3. Las variables x, v y a tienen las unidades que se muestran en la tabla de la pregunta 1. Tales variables se relacionan mediante una ecuacin de la forma vn = 2ax, en donde n es un nmero entero y constante (1,2,3, etc.) sin unidades. Cul debe ser el valor de n para que ambos miembros de la ecuacin tengan las mismas unidades? Explique su razonamiento.

4. En la siguiente ecuacin las unidades de las variables x, v y t son las que se muestran en la tabla de la pregunta 1: Cules deben ser las unidades de la variable z para que ambos miembros de la ecuacin tengan las mismas unidades? Muestre cmo lleg a su respuesta.

Orden de magnitud

1. Estime el nmero de pelotas de ping-pong que llenaran un cuarto de tamao promedio (sin que se aplasten). En su solucin establezca las cantidades que midi o estim y los valores que consider para ello.

2. De manera aproximada, establezca cuntas gotas de lluvia caen sobre un terreno de 1,0 acre durante una lluvia de 1.0 pulg. (Un acre = 43 560 pies2.)

3. El pasto crece densamente por todas partes en un terreno de un cuarto de acre. Cul es el orden de magnitud del nmero de hojas de pasto en este pedazo de tierra? Explique su razonamiento. (Un acre = 43 560 pies2.)

Densidad1. Cuntos gramos de cobre se requieren para construir un cascarn esfrico hueco con un radio interior de 5.70 cm y un radio exterior de 5.75 cm? La densidad del cobre es 8.92 g/cm3.

2. Se extraen dos esferas de cierta roca uniforme. Una tiene un radio de 4.50 cm. La masa de la otra es cinco veces mayor. Encuentre su radio.

3. Calcule la masa de un tomo de a) helio, b) hierro y c) plomo. Exprese sus respuestas en unidades de masa atmica y en gramos. Las masas molares son 4.00, 55.9 y 207 g/mol, respectivamente, para los tomos indicados.

4. El desplazamiento de una partcula, cuando se mueve bajo aceleracin uniforme, es cierta funcin del tiempo transcurrido y de la aceleracin. Suponga que se escribe este desplazamiento s = k am tn, donde k es una constante adimensional, Muestre mediante anlisis dimensional que esta expresin se satisface si m= 1, y n= 2. Este anlisis puede dar como resultado el valor de k?

5. La ley de Newton de la gravitacin universal est representada por

En la cual F es la fuerza de gravedad, M y m son las masas, y r es una longitud. La fuerza tiene las unidades en e1 SI. Cules son las unidades en el SI de la constante de proporcionalidad G?

6. Una porcin de tierra tiene un rea de una milla cuadrada y contiene 640 acres. Determine el nmero de metros cuadrados que hay en un acre.

7. Un galn de pintura (volumen = 3.78 x 10-3 m3) cubre un rea de 25.0 m2. Cul es el. espesor de la pintura en la pared?

8. Un metro cbico (1.00 m3) de aluminio tiene una masa de 2.70 x 103 kg y 1.00 m3 de hierro tiene una masa de 7.86 x 103 kg. Encuentre el radio de una esfera slida de aluminio que se equilibre con una esfera slida de hierro de 2.00 cm de radio en una balanza de brazos iguales.

Incertidumbre

Sabiendo que:a = (5.31 0.02) m b = (80.1 0.1) m c = (10.2 0.3) m d = (198 1) m

Realice las operaciones indicadas en cada caso, atendiendo las reglas para el tratamiento de errores e incertidumbre

1. x = a + b + c2. y = b + d3. k = a b d4. p = 2 c5. q = c/a6. u = b37. r = sen ( b )8. s = ea9. t = b c /d10. f = a3 c/ b

Generales

1. Una familia promedio de cuatro personas usa aproximadamente 1200 litros ( cerca de 300 galones ) de agua por da. (Un litro = 1000 cm3.) Qu profundidad perdera un lago por ao si cubriese uniformemente un rea de 50 kilmetros cuadrados y abasteciese una poblacin local de 40 000 personas? Considere el uso de agua por la poblacin, despreciando la evaporacin y otros factores.

2. Tres estudiantes obtienen las siguientes ecuaciones en donde x se refiere a la distancia recorrida, v a la rapidez, a a la aceleracin, t al tiempo y el subndice (o) significa una cantidad en el tiempo t = 0:a. x = v t2 + 2 a tb. x = v0t + a t2c. x = v0t2 + 2 a t2Cul de ests ecuaciones es correcta de acuerdo a un anlisis dimensional?

3. Una fuerte lluvia deposita 1.0 cm de agua sobre una ciudad de 5 km de ancho y 8 km de largo en un periodo de 2 horas. Cuantas toneladas mtricas (1 ton = 103 kg ) de agua cayeron sobre la ciudad? (1 cm3 de agua tiene una masa de 1 gramo = 10-3 kg)

4. El Concorde viaja aproximadamente a 2300 km/h. Cunto tiempo le toma viajar 1.0 milla?

5. Exprese la siguiente suma con el nmero correcto de cifras significativas: 2.00 m + 142.5 cm + 7.24 x 105 m6. Estime el orden de magnitud (potencias de diez) de : a. 2800b. 86.30 x 102c. 0.0076d. 15.0 x 108

7. Estime el tiempo (en aos) que le tomara caminar alrededor del mundo.

8. Realice las operaciones indicadas en cada caso:a. 23.5 + 3.69 - 13.66b. 96.58 + 45.36 -35c. 785 x 85.6 x 12d. ( 18.6 0.03 ) ( 7.09 0.02 )e.

9. El dimetro de la Luna es de 3480 km. Cul es su rea superficial y cmo se compara sta con el rea superficial de la Tierra?

10. Estime el nmero de veces que un corazn humano late durante la vida de un individuo.

11. Sobre un cuerpo que pesa ( 3.75 0.03 ) kg se le aplica una fuerza de 12.6 N, valor escrito con todas sus cifras correctas. Cul es , escrito correctamente, el valor de la aceleracin que adquiere? Sugerencia: Fuerza = masa x aceleracin

12. En cierta ocasin Enrico Fermi seal que un periodo estndar de lectura ( 50 min. ) se aproxima a 1 micro siglo. Cuntos minutos tiene un micro siglo y cual es la diferencia porcentual con la aproximacin de Fermi?

13. En dos competencias de pista, los ganadores de la milla terminaron la carrera en 3 minutos 58.05 s y en 3 minutos 58.20 s. Para poder concluir que el que hizo el menor tiempo fue verdaderamente ms rpido, Cul es el error mximo tolerable en pies al medir las distancias?.

14. La Antrtica tiene una forma casi semicircular, con un radio de 2.000 km. El espesor medio de la capa de hielo es de 3 000 m. Cuntos centmetros cbicos de hielo contiene la Antrtica? (No tenga en cuenta la curvatura de la Tierra)

15. Un cuarto tiene dimensiones 21 ft x 13 ft x 12 ft Cuanta masa de aire contiene? La densidad del aire a temperatura ambiente y a una presin atmosfrica normal es 1.21 kg /m3.

Pgina 14 de 14