Fsica 3 - Examen Febrero 2011
Instituto de Fsica, Facultad de Ingeniera
11 de febrero de 2011
Ejercicio 1. En la figura se muestra una balanza basada en la
fuerza entra las placas de un capacitor. En un lado de la balanza
se coloca una masa M y en el otro un capacitor plano cuyas placas
tienen una separacin variable d y un rea A, una de las cuales se
sujeta a la balanza y la otra est fija. Cuando se carga el
capacitor y ste adquiere una diferencia de potencial V0 (que se
mantiene constante en todo el ejercicio) la fuerza entre las placas
equilibra el peso de la masa colgada en el otro brazo de la
balanza.
a) Halle la energa almacenada en el capacitor en funcin de la
diferencia de potencial V0.
b) Halle la fuerza que aparece entre las placas del
capacitor.
c) Calcule el voltaje V0 necesario para obtener el equilibrio al
poner una masa M.
(extra) d) Qu ocurre si, una vez obtenido el equilibrio, se
agrega una pequea masa MM del lado izquierdo de la balanza, sin
alterar el voltaje V0? Justifique.
Ejercicio 2. En un punto de la Tierra el campo magntico es
horizontal, apunta hacia el norte, y tiene una intensidad de 10-4
T. Considere un cable cilndrico de cobre de dimetro d y longitud L,
por el cual circula una corriente I. Sabiendo que la densidad del
cobre es de 8,9 g/cm3, y su resistividad 1,7x10-8 .m
a) Indique la orientacin del cable para la cual el mismo levita
(la fuerza magntica es igual a su peso) con la mnima intensidad de
corriente posible.
b) En ese caso, calcule la densidad de corriente J que circula
por el cable.
c) Si L = 1 m, d = 1 mm, calcule el valor de la corriente mnima,
Imin, en las condiciones de las partes anteriores, y la potencia
disipada en el cable, P. Discuta, considerando el valor de P, si es
fcil conseguir la levitacin en las condiciones indicadas.
Ejercicio 3. Dado el circuito de la figura operando en rgimen
sinusoidal, donde cos, L1=L, L2=3L, C1=C2=C.
a) Calcule la impedancia equivalente Zeq indicada en la
figura.
b) i) Halle la frecuencia angular de la fuente (finita y
distinta de cero) para que la corriente por la resistencia R, io,
sea mnima.
ii) Calcule io(t), i1(t) e i2(t) para dicha frecuencia. c) Halle
las frecuencias posibles de la fuente para que la corriente
io sea mxima.
