Capítulo 34: Ondas electromagnéticas

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 66 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 66. El estudio de la Creación sugiere un Creador con una preocupación fuera de lo común para los escarabajos y para las pequeñas estrellas rojas. Una pequeña estrella roja emite ondas electromagnéticas con una potencia de 6.00 X…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 65 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 65. a) Una pareja de la tercera edad tiene un calentador de agua solar instalado en el techo de su domicilio (figura P34.65). El calentador está constituido por una caja cerrada plana con un aislamiento térmico extraordinariamente bueno.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 64 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 64. Eliza es una gata negra con cuatro gatitos negros: Penélope, Rosalita, Sasha y Timothy. La masa de Eliza es de 5.50 kg y cada gatito tiene una masa de 0.800 kg. Una noche fresca los cinco se…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 63 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 63. En ausencia de cable de entrada o un plato satelital, un televisor puede usar una antena receptora de dipolo para canales VHF y una antena de espira para canales UHF. En la figura P34.15, las “orejas de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 62 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 62. Una onda electromagnética plana varía de manera sinusoidal en 90.0 MHz conforme se desplaza en la dirección positiva de las x. El valor pico del campo eléctrico es de 2.00 mV/m, y está dirigido a lo largo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 61 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 61. La energía electromagnética emitida por una carga puntual q en movimiento no relativista con una aceleración a es igual a donde E0 es la permitividad del espacio libre (también llamado permitividad del vacío) y c es la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 60 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 60. Se ha utilizado láser para suspender cuentas de vidrio esféricas en el campo gravitacional de la Tierra. a) Una cuenta negra tiene una masa m y una densidad p. Determine la intensidad de radiación necesaria para sostener…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 59 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 59. Se ha utilizado láser para suspender esferitas de vidrio en el campo gravitacional de la Tierra. a) Una esferita negra tiene una masa de 1.00 μg y una densidad de 0.200 g/cm3. Determine la intensidad de radiación…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 58 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 58. Un espejo de 1.00 m de diámetro enfoca los rayos solares sobre una placa absorbente de 2.00 cm de radio, la cual sostiene una lata que contiene 1.00 L de agua a 20.0°C.a) Si la intensidad solar…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 57 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 57. Un astronauta, varado en el espacio a 10.0 m de su nave e inmóvil respecto a ésta, tiene una masa (incluyendo el equipo) de 110 kg. Puesto que cuenta con una fuente de luz de 100 W…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 56 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 56. La Tierra refleja aproximadamente 38.0% de la luz solar incidente debido a las nubes y la corteza terrestre. a) Dado que la intensidad de la radiación solar es de 1340 W/m2, ¿Cuál es la presión de radiación…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 55 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 55. Una microonda polarizada linealmente de 1.50 cm de longitud de onda está dirigida a lo largo del eje positivo de las x. El vector del campo eléctrico tiene un valor máximo de 175 V/m y vibra en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 51 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 51. Una antena parabólica de 20.0 m de diámetro recibe (en incidencia perpendicular o normal) una señal de radio de una  fuente distante, como se muestra en la figura P34.51. La señal de radio es una onda sinusoidal…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 53 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 53. En 1965, Arno Penzias y Robert Wilson descubrieron la radición de microondas cósmicas, residuo de la expansión del Big Bang del Universo. Suponga que la densidad de energía de esta radiación de fondo es de 4.00 X…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 52 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 52. a) Una partícula con carga inmóvil en el origen produce un flujo eléctrico de 487 N · m2/C. Encuentre el campo eléctrico que se crea en el espacio vacío alrededor suyo como una función de la distancia…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 51 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 51. Una antena parabólica de 20.0 m de diámetro recibe (en incidencia perpendicular o normal) una señal de radio de una  fuente distante, como se muestra en la figura P34.51. La señal de radio es una onda sinusoidal…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 50 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 50. Considere una partícula esférica pequeña, de radio r, localizada en el espacio, a una distancia R del Sol. a) Demuestre que la relación Frad/Fgrav es proporcional a 1/r, donde Frad es la fuerza ejercida por la radiación…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 49 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 49. Es posible que tenga que repasar las secciones 16.5 y 17.3 acerca del transporte de energía por ondas en cuerdas y sonido. La figura 34.4b es una representación gráfica de una onda electromagnética que se mueve en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 48 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 48. La intensidad de la radiación solar en la parte superior de la atmósfera terrestre es de 1340 W/m2. Suponga que 60% de la energía solar incidente llega a la superficie de la Tierra, y que las personas…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 47 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 47. Suponga que la intensidad de la radiación solar incidente sobre la parte superior de las nubes de la Tierra es de 1340 W/m2. a) Calcule la energía total radiada por el Sol, considere la distancia promedio entre…

  SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 46 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 46. Escriba expresiones para los campos eléctrico y magnético de una onda electromagnética plana sinusoidal que tiene una frecuencia de 3.00 GHz y que viaja en la dirección x positiva. La amplitud del campo eléctrico es 300…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 45 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 45. Desde hace tiempo la marina de Estados Unidos ha propuesto el desarrollo de sistemas de comunicación de extrema baja frecuencia (ELF, extremely low frequency). Este tipo de ondas penetra en los océanos para llegar a submarinos a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 44 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 44. ¡Esto acaba de llegar! El anuncio de una noticia importante se transmite por ondas de radio a un auditorio de personas sentadas junto a sus aparatos de radio a 100 km de la estación, y por ondas…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 43 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 43. Doce canales de televisión VHF (canales 2 al 13) se encuentran en el intervalo de frecuencias entre 54.0 MHz y 216 MHz. A cada canal se le asigna un ancho de 6.0 MHz, y los dos intervalos…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 42 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 42. Calcule una estimación del orden de magnitud para la frecuencia de una onda electromagnética con una longitud de onda igual a a) su estatura, o b) el espesor de esta hoja de papel. ¿Cómo se clasifica cada…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 41 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 41. ¿Cuáles son las longitudes de las ondas electromagnéticas en el espacio libre que tienen frecuencias de a) 5.00 x 1019 Hz y b) 4.00 X 109 Hz? Solución:         CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 40 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 40. Clasifique las ondas con frecuencias de 2 Hz, 2 kHz, 2 MHz, 2 GHz, 2 THz, 2 PHz, 2 EHz, 2 ZHz y 2 YHz sobre el espectro electromagnético. Clasifique las ondas con longitudes de onda de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 39 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 39. Una hoja o lámina plana muy grande conduce una corriente eléctrica uniformemente distribuida con un ancho unitario de corriente Js. El problema 33 en el capítulo 30 demostró que la corriente genera un campo magnético en ambos…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 38 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 38. Las cargas en aceleración emiten ondas electromagnéticas. Calcule la longitud de onda de la radiación producida por un protón que se mueve en un círculo de radio R perpendicular a un campo magnético de magnitud B. Solución:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 37 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 37. Dos antenas de radio transmisoras están separadas media longitud de onda de difusión y son operadas en fase entre sí. ¿En qué direcciones se emiten a) la señal más intensa y b) la más débil? Solución:  …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 36 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 36. Dos transceptores o transmisores receptores portátiles con antenas de dipolo están separados por una gran distancia fija. Si la antena transmisora es vertical, ¿Qué fracción de la energía máxima recibida aparecerá en la antena receptora cuando esté…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 35 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 35. La figura 34.9 muestra una antena Hertz (también conocida como una antena de media onda, ya que su longitud es (λ/2). La antena está colocada lo suficientemente lejos del suelo para que las reflexiones no afecten de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 34 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 34. Un disco circular uniforme de 24.0 g de masa y radio de 40.0 cm cuelga verticalmente de un gozne horizontal, libre de fricción y fijo en un punto de su circunferencia. Un haz horizontal de radiación electromagnética…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 33 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 33. Suponga que la intensidad de la radiación solar incidente sobre la atmósfera superior de la Tierra es de 1370 W/m2 y use los datos de la tabla 13.2 que sean necesarios. Determine a) la intensidad de la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 32 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 32. La intensidad de la luz solar a la distancia de la Tierra desde el Sol es de 1370 W/m2. a) Suponga que la Tierra absorbe toda la luz solar incidente sobre ella. Encuentre la fuerza total que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 31 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 31. Un láser neón-helio de 15.0 mW ((λ = 632.8 nm) emite un haz de sección transversal circular con un diámetro de 2.00 mm. a) Determine el campo eléctrico máximo en el haz. b) ¿Cuál es la energía…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 30 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 30. Una onda electromagnética plana, de 6.00 W/m2 de intensidad, que se mueve en la dirección x, golpea un pequeño espejo de bolsillo, de 40.0 cm2 de área, que se mantiene en el plano yz. a) ¿Qué cantidad…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 29 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 29. Una onda de radio transmite 25.0 W/m2 de potencia por unidad de área. Una superficie plana de área A es perpendicular a la dirección de propagación de la onda. Calcule la presión de radiación sobre la superficie,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 28 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 28. Un medio posible para el vuelo espacial es colocar una hoja aluminizada perfectamente reflejante en órbita alrededor de la Tierra y después utilizar la luz solar para empujar esta “vela solar”. Suponga que una vela con un…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 27 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 27. Considere una estrella brillante en un cielo nocturno. Suponga que su distancia desde la Tierra es de 20.0 años luz y su potencia de salida es de 4.00 × 1028 W, aproximadamente 100 veces la del Sol.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 26 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 26. En alguna ubicación de la Tierra, el valor rms del campo magnético causado por la radiación solar es de 1.80 μT. A partir de este valor, calcule a) el campo eléctrico rms debido a radiación solar, b)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 25 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 25. En las fábricas se utiliza láser de alta potencia para cortar tela y metal (figura P34.25). Un láser de ese tipo tiene un diámetro de haz de 1.00 mm y genera un campo eléctrico que tiene una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 24 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 24. Represente la onda electromagnética en un horno de microondas como una onda progresiva plana que se desplaza hacia la izquierda, con una intensidad de 25.0 kW/m2. Un horno contiene dos recipientes cúbicos de masa pequeña, cada uno…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 23 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 23. En una región del espacio libre el campo eléctrico en un instante determinado de tiempo es E=(80.0 i + 32.0 j – 64.0k ) N/C y el campo magnético es B =  (0.200 i + 0.080 0…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 22 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 22. Una de las armas consideradas para un sistema antimisiles de La guerra de las galaxias es un láser que puede destruir misiles balísticos. Cuando se utiliza un láser de alto poder en la atmósfera de la Tierra,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 21 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 21. El fi lamento de una lámpara incandescente tiene una resistencia de 150 Ω y lleva una corriente directa de 1.00 A. El fi lamento tiene 8.00 cm de largo y 0.900 mm de radio. a) Calcule el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 20 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 20. Si la antena de una estación de radio de 10.0 kW emite ondas electromagnéticas esféricas, calcule el valor máximo del campo magnético a 5.00 km de la antena, y compare este valor con el campo magnético superficial…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 19 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 19. Una comunidad planea construir una instalación para convertir la radiación solar en energía eléctrica; necesitan 1.00 MW de potencia, y el sistema que se va a instalar tiene una eficiencia de 30% (esto es, 30.0% de la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 18 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 18. La potencia de la luz solar que llega a cada metro cuadrado de la superficie de la Tierra en un día claro en los trópicos es cercana a 1000 W. En un día de invierno en Manitoba,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 17 CAPÍTULO 34 FÍSICA SERWAY 17. ¿Cuál es la magnitud promedio del vector de Poynting a 5.00 millas de un transmisor de radio que difunde de manera uniforme en todas las direcciones con una potencia promedio de 250 kW? Solución:      …