Page 774 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

Problemas adicionales

38.30. Al costo de 9 centavos por kilowatt, ¿cuál es el cos­ *38.38. La masa en reposo de un protón es de 1.67 X 10~27
to de la máxima energía que se puede liberar de una kg. ¿Cuál es la energía total de un protón que ha sido
masa de 1 kg? acelerado hasta una velocidad de 2.5 X 108 m/s?
38.31. Un evento que se presenta en una nave espacial que ¿Cuál es su energía cinética relativística?
viaja a 0.8c en relación con la Tierra dura 3 s cuando lo *38.39. Calcule la masa y la rapidez de unos protones cuya
observa una persona a bordo de una nave. ¿Cuánto du­ energía cinética relativística es de 235 MeV. La
raría el evento si fuera observado por una persona en la masa en reposo de un protón es 1.67 X 10-27 kg.
Tierra? ¿Qué distancia habrá viajado la nave espacial Resp. 2.09 x 10-27 kg, 1.8 x 108 m/s
durante este evento, según la persona que se encuentra *38.40. ¿Cuánto trabajo se requiere para acelerar una masa
en la Tierra? Resp. 5.00 s, 1.2 X 109 km de 1 kg desde el reposo hasta una rapidez de 0.1c?
38.32. Cuando una luz monocromática de 450 nm de longi­ ¿Cuánto trabajo se necesita para acelerar esta masa
tud de onda incide en un cátodo, algunos fotoelectro­ desde una rapidez inicial de 0.3c hasta una rapidez
nes son emitidos con una velocidad de 4.8 X 105 m/s. final de 0.9c? (Aplique el teorema trabajo-energía.)
¿Cuál es la función de trabajo para esa superficie en *38.41. Una partícula de masa m se desplaza a 0.9c. ¿De
electrón-volts? ¿Cuál es la frecuencia de umbral? acuerdo con qué factor su energía cinética relativís­
38.33. En el átomo de hidrógeno, un electrón cae del nivel tica es mayor que su energía cinética newtoniana?
n = 5 al nivel n = 2 y emite un fotón en la serie de Resp. 3.20
Balmer. ¿Cuáles son la longitud de onda y la ener­ *38.42. ¿Cuál es la cantidad de movimiento de un fotón de 40
gía de la luz emitida? Resp. 434 nm, 2.86 eV eV? ¿Cuál es la longitud de onda de un electrón que
38.34. Calcule la frecuencia y la longitud de onda de la tiene la misma cantidad de movimiento que ese fotón?
línea H' de la serie de Balmer. La transición es a *38.43. Cuando una luz monocromática cuya longitud de
partir desde el nivel n = 4 del átomo de Bohr. onda es 410 nm incide en un cátodo, se emiten fo­
38.35. Una nave espacial A pasa junto a otra nave B con una toelectrones con una velocidad de 4.0 X 105 m/s.
velocidad relativa de 0.2c. Un observador que viaja ¿Cuál es la función del trabajo para la superficie y
en B cronometra que una persona a bordo de la nave cuál es la frecuencia de umbral?
A demora 3.96 s exactamente en realizar una tarea. Resp. 2.58 eV, 6.21 X 1014 Hz
¿Cuál será la duración del mismo evento cuando sea *38.44. ¿Cuál es la velocidad de un neutrón (m = 1.675 X 10~27
cronometrado por el observador A? Resp. 3.88 s kg) que tiene una longitud de onda de De Broglie de 0.1
*38.36. La masa de un electrón en reposo es de 9.1 X 10~31 kg. nm? ¿Cuál es su energía cinética en electrón-volts?
¿Cuál es la masa de un electrón que se desplaza con *38.45. ¿Cuál es la velocidad de una partícula cuya ener­
una rapidez de 2 X 108 m/s? ¿Cuál es la energía total gía cinética relativa es igual al doble de su energía
del electrón? ¿Cuál es su energía cinética relativística? cuando su masa está en reposo? Resp. 0.943c
*38.37. ¿Cuál es la longitud de onda de De Broglie de un *38.46. Calcule la masa relativística y la rapidez de los elec­
electrón cuya energía cinética es de 50 MeV? trones cuya energía cinética relativa es 1.2 MeV.
Resp. 0.174 pm Resp. 30.4 x 10“31 kg, 2.86 X 108 m/s

Preguntas para Sa reflexión critica

38.47. Una nave espacial azul viaja a 0.8c en relación con *38.48. Aplique el teorema trabajo-energía y compare el
una nave espacial roja. En la nave azul, una persona trabajo que se requiere para cambiar la rapidez re­
mueve un bloque azul una distancia de 8 m en 3.0 s. lativística con valores obtenidos de la física newto­
En la nave roja, una persona mueve un bloque rojo niana. (a) Los cambios de rapidez de 0. le a 0.2c. (b)
una distancia de 4 m en 2.0 s. (a) ¿Cuáles son las Los cambios de rapidez de 0.7c a 0.8c.
mediciones de esos cuatro parámetros desde el punto *38.49. Un electrón del átomo de hidrógeno cae del nivel n =
de vista de la persona que viaja en la nave azul? (b) 5 al nivel n = 1. ¿Cuáles son la frecuencia, la longitud
¿Cuáles son las mismas mediciones desde la pers­ de onda y la energía del fotón emitido? ¿En qué serie
pectiva de la persona que viaja en la nave roja? se presenta este fotón? ¿Cuánta energía debe absorber
Resp. Azul: La = 8.00 m, ta = 3.00 s, el átomo para que el electrón regrese al nivel quinto?
L. = 2.40 m, t = 3.33 s. Rojo: La = 4.80 m, Resp. 95.0 nm, 3.16 X 1015 Hz,
t = 5.00 s, L ~ 4.00 m, t = 2.00 s 2.09 X 10 -18 J, Lyman, 2.09 X 1015 J
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Capítulo 38 Resumen y repaso 755