SOLUCIÓN DE EJERCICIOS
FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA – SERWAY
SOLUCIÓN PROBLEMA 63 CAPÍTULO 45 FÍSICA SERWAY
63. Para construir una bomba. a) En el tiempo t = 0 una muestra de uranio se expone a una fuente de neutrones que hace que N0 núcleos experimenten fisión. La muestra está en estado supercrítico, con una constante de reproducción K > 1. Ocurre una reacción en cadena que provoca que se extienda la fisión en toda la masa de uranio. La reacción en cadena puede ser considerada una sucesión de generaciones. Las N0 fisiones producidas inicialmente son la generación cero. De esta generación, N0K neutrones van en busca de núcleos de uranio en los cuales hacer fisión. Las fisiones N0K que se presentan seguido son la primera generación de fisiones y de esta generación, N0K2 neutrones van en búsqueda de núcleos de uranio en el que origina fusión. La N0K2 fisiones seguidas son la segunda generación de fisiones. Este proceso puede continuar hasta que todos los núcleos de uranio se hayan fisionado. Demuestre que el total acumulativo de fisiones N que han ocurrido hasta incluyendo la n-ésima generación después de la generación cero, está dado por
b) Considere una bomba hipotética de uranio hecha de 5.50 kg de 235U isotópicamente puro. La reacción en cadena tiene una constante de reproducción de 1.10, e inicia con una generación cero de 1.00 X 1020 fisiones. El intervalo de tiempo promedio entre una generación de fisión y la siguiente es de 10.0 ns. ¿Cuánto tiempo después de la generación cero tarda el uranio de esta bomba en fisionarse por completo? c) Suponga que el módulo volumétrico del uranio es de 150 GPa. Encuentre la rapidez del sonido en el uranio. Puede usted pasar por alto la diferencia de densidad entre 235U y el uranio natural. d) Encuentre el intervalo de tiempo necesario para que una onda de compresión cruce el radio de una esfera de uranio de 5.50 kg. Este intervalo indica la rapidez con que se inicia el movimiento de la explosión. e) Debe ocurrir una fisión en un intervalo de tiempo que sea breve en comparación con el del inciso d) porque, de otro modo, la mayor parte del uranio se dispersaría en pequeños trozos sin haberse fisionado. ¿Puede la bomba considerada en el inciso b) liberar la energía explosiva de todo el uranio? Si es así, ¿cuánta es la energía liberada, en toneladas equivalentes de TNT? Suponga que una tonelada de TNT libera 4.20 GJ y que cada fisión de uranio libera 200 MeV de energía.
Solución:
CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL LIBRO FÍSICA SERWAY VOLUMEN 1.
¿Te sirvió el ejercicio? Compártelo
¿Tienes Dudas o cosas que agregar? Comenta
¿El ejercicio aún no está resuelto? Solicítalo comentando aquí y nuestra comunidad lo resolverá rápidamente. Si tienes la solución ¡Envíala! La comunidad estará agradecida.
¿Quiéres el ejercicio resuelto en menos de 48 horas? Paga desde $US 4 (4 DÓLARES) vía PayPal o desde $ 10.000 pesos (colombianos) vía Nequi si estás en Colombia, comunicándote al whatsapp +573203806207 para confirmar pago, y tendrás el ejercicio resuelto.
4 comentarios en “Problema 63 Capítulo 45 Física Serway. 7 edición”