Tarea-ii-de-fisica4 Fede.docx

UNIVERSIDAD ABIERTA PARA ADULTOS ASIGNATURA Física 4 y su laboratorio

TEMA Tarea 2

SUSTENTADO POR: Federico Cordero Derickson 15-3996

FACILITADOR Rafael Diaz

Ejercicio sobre Ondas de materia y de Broglie Principio de Incertidumbre de Heisenberg I) Escribe: 1) Valor de un electronvoltio (eV) El electronvoltio (símbolo eV) es una unidad de energía que representa la variación de energía cinética que experimenta un electrón al moverse desde un punto de potencial Va hasta un punto de potencial Vb cuando la diferencia Vba = Vb-Va = 1 V, es decir, cuando la diferencia de potencial del campo eléctrico es de 1 voltio. Su valor se determina de forma experimental. El valor dado por CODATA 2014 es 1.602 176 620 8 × 10-19 J (incertidumbre relativa: 6.1 × 10-19) obteniéndose este valor de multiplicar la carga fundamental por la unidad de potencial eléctrico (V).

2) Valor de la constante de Planck. La constante de Planck es una constante física que desempeña un papel central en la teoría de la mecánica cuántica y recibe su nombre de su descubridor, Max Planck, uno de los padres de dicha teoría. Denotada como h, es la constante que frecuentemente se define como el cuanto elemental de acción. Planck la denominaría precisamente «cuanto de acción» (en alemán, Wirkungsquantum), debido a que la cantidad denominada acción de un proceso físico (el producto de la energía implicada y el tiempo empleado) solo podía tomar valores discretos, es decir, múltiplos enteros de h. h = 6.63 x 10-34 J . s

II) Resuelve para entregar por plataforma o en físico 1) Determina la longitud de onda y la frecuencia de un fotón que tiene una energía de 5 eV. Datos ʎ =? 𝐹 =? 𝐸 = 5𝑒𝑉 × 1.63 × 10−19 𝐽. 𝑆. = 8 × 10−19 Solución

𝐸=

ℎ 𝑓

despejamos a F 3×108 𝑚/𝑠

𝐶

ʎ=𝐹=

15

1.21×10 𝐻𝑍

𝐹=

𝐸 ℎ

=

8×10−19 𝐽 6.63×10−34 𝐽.𝑆

= 1.21 × 1015 𝐻𝑧

= 2.48 × 10−7 𝑚

2) ¿Cuál es la longitud y la frecuencia de onda de De Broglie de un objeto de 450 gr. Que se mueve a 800 m/seg.? Datos ʎ =? 𝐹 =? 𝑚 = 450𝑔𝑟 = 450 × 10−3 𝑘𝑔 𝑣 = 800𝑚/𝑠𝑒𝑔 ℎ = 6.63 × 10−34 𝐽. 𝑆. Solución

ℎ ℎ 6.63 × 10−34 𝐽. 𝑆. 6.63 × 10−34 𝐽. 𝑆. ʎ= = = = = 1.84 × 10−36 𝑚 𝑃 𝑚 × 𝑣 0.45𝑘𝑔 × 800𝑚/𝑠 360𝑚/𝑠 𝐹=

𝐸 ℎ

=

1 ×𝑚×𝑣 2

ℎ

=

0.5×0.45𝑔𝑟800𝑚/𝑠2 6.63×10−34

𝐽.𝑆.

144,000

= 6.63×10−34 𝐽.𝑆. = 2.17 × 1038 𝐻𝑧

3) ¿Cuál es la frecuencia de la luz con la que debe iluminarse una superficie de plomo para que emita electrones de 0.351 eV? La función de trabajo del plomo es W=7.1x10-2 eV. Datos 𝐹 =? 𝑤 = 7.1 × 10−2 𝑒𝑉 𝐸 = 0.351𝑒𝑉 ℎ = 6.63 × 10−34 𝐽. 𝑆. Solución 𝐸 = ℎ𝑓 − 𝑤

despejando a ℎ𝑓 = 𝐸 + 𝑤 ℎ𝑓 = 0.351𝑒𝑉 + 7.1 × 10−2 𝑒𝑉 = 0.422𝑒𝑉

𝐹=

0.422𝑒𝑉 ℎ

=

0.422 × 1.6 × 10−19 6.63 × 10−34 𝐽. 𝑆.

=

6.752 × 10−19 6.63 × 10−34 𝐽. 𝑆.

= 1.02 × 1015𝐻𝑧

4) Un auto incluido el piloto, tiene una masa de 605 kg. ¿Cuál es la longitud de onda asociada a él, si en una recta de un circuito, adquirió una velocidad de 300 km/h. Datos 𝑚 = 605𝑘𝑔 ʎ =? Solución 𝑣=

300𝑘𝑚 100𝑚 1000𝑚 300,000𝑚 = = 𝑥300 = = 83.33𝑚/𝑠 ℎ 1000 3600𝑠 3600𝑠

ℎ ℎ 6.63 × 10−34 𝐽. 𝑆. 6.63 × 10−34 𝐽. 𝑆. ʎ= = = = = 1.32 × 10−38 𝑚 𝑃 𝑚 × 𝑣 605𝑘𝑔 × 83.33𝑚/𝑠 50,414.65𝑚/𝑠

5) La frecuencia umbral para una superficie dada es 1.09 x 1015 Hz. ¿Cuál es el trabajo de onda? Datos 𝐹 = 1.09 × 1015 𝐻𝑧 ℎ = 6.63 × 10−34 𝐽. 𝑆. 𝑤 =?

Solución 𝑤 = ℎ × 𝐹 = 6.63 × 10−34 𝐽. 𝑆 × 1.09 × 1015 𝐻𝑧 = 7.2267 × 10−9 𝐽

6) La frecuencia umbral para una superficie dada es 9.36 x 1014 seg-1. ¿Cuál es el trabajo de onda? Datos 𝐹 = 9.36 × 1014 𝐻𝑧 ℎ = 6.63 × 10−34 𝐽. 𝑆. 𝑤 =?

Solución 𝑤 = ℎ × 𝐹 = 6.63 × 10−34 𝐽. 𝑆 × 9.36 × 1014 𝐻𝑧 = 6.2057 × 10−19 𝐽