f_t_septima_edicion

Problemas adicionales
38.30. Al costo de 9 centavos por kilowatt, ¿cuál es el costo
de la máxima energía que se puede liberar de una
masa de 1 kg?
38.31. Un evento que se presenta en una nave espacial que
viaja a 0.8c en relación con la Tierra dura 3 s cuando lo
observa una persona a bordo de una nave. ¿Cuánto duraría
el evento si fuera observado por una persona en la
Tierra? ¿Qué distancia habrá viajado la nave espacial
durante este evento, según la persona que se encuentra
en la Tierra? Resp. 5.00 s, 1.2 X 109 km
38.32. Cuando una luz monocromática de 450 nm de longitud
de onda incide en un cátodo, algunos fotoelectrones
son emitidos con una velocidad de 4.8 X 105m/s.
¿Cuál es la función de trabajo para esa superficie en
electrón-volts? ¿Cuál es la frecuencia de umbral?
38.33. En el átomo de hidrógeno, un electrón cae del nivel
n = 5 al nivel n = 2 y emite un fotón en la serie de
Balmer. ¿Cuáles son la longitud de onda y la energía
de la luz emitida? Resp. 434 nm, 2.86 eV
38.34. Calcule la frecuencia y la longitud de onda de la
línea H' de la serie de Balmer. La transición es a
38.35.
*38.36.
*38.37.
partir desde el nivel n = 4 del átomo de Bohr.
Una nave espacial A pasa junto a otra nave B con una
velocidad relativa de 0.2c. Un observador que viaja
en B cronometra que una persona a bordo de la nave
A demora 3.96 s exactamente en realizar una tarea.
¿Cuál será la duración del mismo evento cuando sea
cronometrado por el observador A? Resp. 3.88 s
La masa de un electrón en reposo es de 9.1 X 10~31 kg.
¿Cuál es la masa de un electrón que se desplaza con
una rapidez de 2 X 108 m/s? ¿Cuál es la energía total
del electrón? ¿Cuál es su energía cinética relativística?
¿Cuál es la longitud de onda de De Broglie de un
electrón cuya energía cinética es de 50 MeV?
Resp. 0.174 pm
*38.38. La masa en reposo de un protón es de 1.67 X 10~27
kg. ¿Cuál es la energía total de un protón que ha sido
acelerado hasta una velocidad de 2.5 X 108 m/s?
¿Cuál es su energía cinética relativística?
*38.39. Calcule la masa y la rapidez de unos protones cuya
energía cinética relativística es de 235 MeV. La
masa en reposo de un protón es 1.67 X 10-27 kg.
Resp. 2.09 x 10-27 kg, 1.8 x 108 m/s
*38.40. ¿Cuánto trabajo se requiere para acelerar una masa
de 1 kg desde el reposo hasta una rapidez de 0.1c?
¿Cuánto trabajo se necesita para acelerar esta masa
desde una rapidez inicial de 0.3c hasta una rapidez
final de 0.9c? (Aplique el teorema trabajo-energía.)
*38.41. Una partícula de masa m se desplaza a 0.9c. ¿De
acuerdo con qué factor su energía cinética relativística
es mayor que su energía cinética newtoniana?
Resp. 3.20
*38.42. ¿Cuál es la cantidad de movimiento de un fotón de 40
eV? ¿Cuál es la longitud de onda de un electrón que
tiene la misma cantidad de movimiento que ese fotón?
*38.43. Cuando una luz monocromática cuya longitud de
onda es 410 nm incide en un cátodo, se emiten fotoelectrones
con una velocidad de 4.0 X 105 m/s.
¿Cuál es la función del trabajo para la superficie y
cuál es la frecuencia de umbral?
Resp. 2.58 eV, 6.21 X 1014 Hz
*38.44. ¿Cuál es la velocidad de un neutrón (m = 1.675 X 10~27
kg) que tiene una longitud de onda de De Broglie de 0.1
nm? ¿Cuál es su energía cinética en electrón-volts?
*38.45. ¿Cuál es la velocidad de una partícula cuya energía
cinética relativa es igual al doble de su energía
cuando su masa está en reposo? Resp. 0.943c
*38.46. Calcule la masa relativística y la rapidez de los electrones
cuya energía cinética relativa es 1.2 MeV.
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
una nave espacial roja. En la nave azul, una persona
mueve un bloque azul una distancia de 8 m en 3.0 s.
En la nave roja, una persona mueve un bloque rojo
una distancia de 4 m en 2.0 s. (a) ¿Cuáles son las
mediciones de esos cuatro parámetros desde el punto
de vista de la persona que viaja en la nave azul? (b)
¿Cuáles son las mismas mediciones desde la perspectiva
de la persona que viaja en la nave roja?
Resp. Azul: La = 8.00 m, ta = 3.00 s,
L. = 2.40 m, t = 3.33 s. Rojo: La = 4.80 m,
t = 5.00 s, L ~ 4.00 m, t = 2.00 s
a ' r ' r
*38.48. Aplique el teorema trabajo-energía y compare el
trabajo que se requiere para cambiar la rapidez relativística
con valores obtenidos de la física newtoniana.
(a) Los cambios de rapidez de 0. le a 0.2c. (b)
Los cambios de rapidez de 0.7c a 0.8c.
*38.49. Un electrón del átomo de hidrógeno cae del nivel n =
5 al nivel n = 1. ¿Cuáles son la frecuencia, la longitud
de onda y la energía del fotón emitido? ¿En qué serie
se presenta este fotón? ¿Cuánta energía debe absorber
el átomo para que el electrón regrese al nivel quinto?
Resp. 95.0 nm, 3.16 X 1015 Hz,
2.09 X 10 -18 J, Lyman, 2.09 X 1015 J
Capítulo 38 Resumen y repaso 755