Física CONCEPTUAL
37. La o n d a de radio incidente h a c e q u e oscilen los
electrones de c o n d u c c i ó n en la a n t e n a . Esta carga
oscilante (es u n a c o r r i e n t e oscilante) s u m i n i s t r a la
señal q u e a l i m e n t a al radio.
39. C o n c u e r d a c o n tu a m i g o , p o r q u e la luz es radiación
e l e c t r o m a g n é t i c a q u e tiene la frecuencia a la cual
son sensibles n u e s t r o s ojos.
Soluciones a los problemas del capítulo 25
1. Si se p u e d e n ignorar las p é r d i d a s de potencia, de
a c u e r d o con la c o n s e r v a c i ó n d e la energía, la p o t e n cia q u e proporciona el s e c u n d a r i o t a m b i é n es 100 W.
3. Según la e c u a c i ó n de los t r a n s f o r m a d o r e s ,
voltaje p r i m a r i o
voltaje s e c u n d a r i o
vueltas en el p r i m a r i o
vueltas en el s e c u n d a r i o
120 V
2 4 0 vueltas
6V
x vueltas
Se despeja x: x = (6 V)(240 vueltas)/(120 volts) =
12 v u e l t a s .
5. (a) C o m o p o t e n c i a es voltaje x corriente, la c o r r i e n t e
s u m i n i s t r a d a a los u s u a r i o s es
corriente =
potencia
voltaje
=
100000 W
= 8.3 A.
12000 V
(b) Voltaje en c a d a c o n d u c t o r = c o r r i e n t e x resistencia del c o n d u c t o r = (8.3A)(10 Q) = 8 3 V.
(c) En c a d a línea, p o t e n c i a = c o r r i e n t e x voltaje =
(8.3 A)(83 V) = 6 8 9 W. La p o t e n c i a total desperdiciada en forma de calor es el doble, 1.38 kW.
Es u n a p é r d i d a p e q u e ñ a y tolerable. Si el voltaje de
t r a n s m i s i ó n fuera diez veces menor, las p é r d i d a s en
forma de calor en los a l a m b r e s serían 100 veces
mayores. E n t o n c e s se usaría m á s energía p a r a calentar los a l a m b r e s q u e la q u e p o d r í a n a p r o v e c h a r
los clientes. Eso n o se p u e d e tolerar. Es la razón de
q u e tenga tanta i m p o r t a n c i a la t r a n s m i s i ó n en alto
voltaje.
Sexta parte. Luz
Capítulo 2 6 Propiedades de la luz
Respuestas
a los
ejercicios
1. Tu a m i g o tiene razón. También p o d r í a decir e n t o n o
s o l e m n e q u e el s o n i d o es lo ú n i c o q u e p o d e m o s oír.
3. La fuente básica de la radiación e l e c t r o m a g n é t i c a
es la de cargas eléctricas oscilantes, q u e e m i t e n
c a m p o s m a g n é t i c o s y eléctricos oscilantes.
5. El ultravioleta tiene o n d a s m á s cortas q u e el infrarrojo. En c o n s e c u e n c i a , el ultravioleta t a m b i é n tiene
las frecuencias m a y o r e s .
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7. Lo q u e o n d u l a e n u n a o n d a l u m i n o s a s o n los c a m p o s eléctrico y m a g n é t i c o . Su frecuencia de oscilación es la frecuencia de la o n d a .
9. La o n d a m á s corta c o r r e s p o n d e a u n a frecuencia
m á s alta, p o r lo q u e la frecuencia de la luz verde
a z u l a d a del láser de a r g ó n tiene m a y o r frecuencia
q u e la luz roja del láser de h e l i o - n e ó n .
11. Las o n d a s de radio casi c o n seguridad viajan a la rapidez de t o d a s las d e m á s o n d a s e l e c t r o m a g n é t i c a s :
la rapidez de la luz.
13. Las o n d a s de radio y o n d a s l u m i n o s a s s o n electrom a g n é t i c a s , transversales, se m u e v e n a la rapidez de
la luz y se c r e a n y a b s o r b e n e n cargas oscilatorias.
Son distintas e n su frecuencia, e n su longitud de o n da y e n la clase de carga oscilatoria q u e las p r o d u c e
y las absorbe.
15. La rapidez p r o m e d i o de la luz será m e n o r d o n d e int e r a c c i o n e c o n partículas de m a t e r i a q u e a b s o r b a n y
e m i t a n la luz, c o m o p o r ejemplo, en la atmósfera.
Mientras m a y o r sea la c a n t i d a d de i n t e r a c c i o n e s a lo
largo de la trayectoria de la luz, su velocidad p r o m e dio será m e n o r .
17. La p e r s o n a q u e cruza el recinto y se d e t i e n e a saludar a otros se p a r e c e al m o d e l o de t r a n s m i s i ó n de la
luz, p o r q u e hay u n a p a u s a en c a d a interacción. Sin
e m b a r g o , la m i s m a p e r s o n a q u e inicia la c a m i n a t a
la t e r m i n a , m i e n t r a s q u e e n la t r a n s m i s i ó n de la luz
hay u n a s u c e s i ó n de " n a c i m i e n t o s y m u e r t e s " porq u e la luz se a b s o r b e y se e m i t e "nueva luz" e n su
lugar. La luz q u e llega al vidrio n o es la m i s m a q u e
la q u e sale. (Otra analogía es u n a carrera de relevos,
c u a n d o el c o r r e d o r q u e la c o m i e n z a n o es el corredor q u e cruza la línea de meta.)
19. Mientras m a y o r sea la c a n t i d a d de i n t e r a c c i o n e s para d e t e r m i n a d a distancia, m a y o r la t e n d e n c i a a desacelerar a la luz, y el resultado es u n a rapidez prom e d i o menor.
21. Las n u b e s s o n t r a n s p a r e n t e s a la luz ultravioleta, y
es la razón de q u e n o protejan c o n t r a las q u e m a d u ras p o r el Sol. Sin e m b a r g o , el vidrio es o p a c o a la
luz ultravioleta y en c o n s e c u e n c i a te protege c o n t r a
las q u e m a d u r a s por el Sol.
2 3 . Toda s o m b r a p r o d u c i d a p o r u n objeto lejano, c o m o
p o r e j e m p l o u n avión q u e vuele m u y alto, se llena
p r i n c i p a l m e n t e de luz solar oblicua, ya q u e el Sol
n o es u n a fuente p u n t u a l . Esta inclinación es la resp o n s a b l e de la u m b r a y la p e n u m b r a de los eclipses
solares (figura 26.12). Sin e m b a r g o , si el avión está
cerca del suelo, la inclinación n o es suficiente p a r a
llenar la s o m b r a y se ve p a r t e d e ella. Este c o n c e p t o
se m u e s t r a en la figura 26.10.
2 5 . Un eclipse l u n a r s u c e d e c u a n d o la Tierra, el Sol y la
Luna e s t á n e n u n a línea recta, y la Tierra está e n t r e
el Sol y la Luna. D u r a n t e u n a l i n e a m i e n t o perfecto,
la s o m b r a de la Tierra cae s o b r e la Luna. Si el alin e a m i e n t o n o es tan perfecto, los o b s e r v a d o r e s e n
Tierra t i e n e n la vista c o m p l e t a d e la Luna.