Ondas Electromagneticas Semana 1
Ondas Electromagneticas Semana 1
Ondas Electromagneticas Semana 1
CURSO: FISICA IV
CODIGO :12190268
HORARIO : LUNES 8 a 11 am
FECHA :14/06/2020
1 Escriba expresiones para los campos eléctrico y magnético de una onda electromagnética plana
sinusoidal que tiene una frecuencia de 3.00 Ghz y viaja en la dirección x positiva . La amplitud del
campo eléctrico es 300 V/m.
K= ω = 18.85x109 = 62.8
C 3.00x108
f = c/λ k = 2π / λ
a)La fase de la onda está dada por kx + ωt por lo que la onda viaja en la dirección –X
E (x,t)= + cB(x,t) ^
⃗ K = -cBmaxcos(kx + ωt) ^
K
E x⃗
⃗ B tienen la misma fase y están en direcciones perpendiculares
Tenemos;
60 % energía del sol entra a la superficie terrestre y 50 % de esta energía la absorbe el ser
humano
Energia solar absorbida por un ser humano en un baño de sol por 60 min
Energia absorbida por un ser humano en un baño por 60 min = 7.38 x 1020 J = 738 EJ
4
Las microondas en cierto horno tienen una longitud de onda de 12.2cm a) ¿Cual debe ser el
ancho del horno para que contenga cinco planos antinodales del campo eléctrico sobre su anchura
en el patrón de onda estacionaria ? b) ¿Cuál es la frecuencia de estas microondas ? c) Suponga que
hubo un error de manufactura y el horno se hizo 5 cm más largo de lo especificado en el inciso a
En este caso ¿Cuál tendría que ser la frecuencia de las microondas para que todavía hubiera
cinco planos antinodales del campo eléctrico sobre la anchura del horno ?
Sabemos que
Las ondas estacionarias son superposiciones lineales de dos ondas viajeras de las mismas k y ω
Los planos nodal y antinodal están separados por la mitad de la longitud de onda.
λ = 2L1/5 = 14 .2 cm
hallamos la frecuencia
5 .Considere una pequeña partícula esférica del radio r localizada en el espacio a una distancia R
del Sol. a) Demuestre que la razón Frad/Fgrav es proporcional a 1/ r; donde Frad= la fuerza
ejercida por la radicación solar y Fgrav = la fuerza de atracción gravitacional. b) El resultado del
inciso a significa que , para un valor lo suficientemente pequeño de r , la fuerza ejercida sobre la
particula debida al radiación solar excede la fuerza gravitacional , Calcule el valor de r con el cual
la partícula se encuentra en equilibrio entre las dos fuerzas. Suponga que la partícula tiene una
superficie perfectamente absorbente y una densidad de masa = 1.50g/cm3, y que la partícula se
encuentra a 3.75x1011m del Sol y tome 214 W/m2 como el valor de intensidad solar en dicho
punto.
Sabemos
a)
Fgrav = GMm Fgrav = GM ρ (4) πr3 M = Masa del Sol
R2 R2 ( 3)
Frad = Sπr2/ C
Frad = 1 (3SR2)
Fgrav r (4cGM ρ)
r = ( 3SR2)
(4cGM ρ)
r= 3(1.24)(3.75x1011)2 .
4 (6.67x1011)(1.99x1030)(1500)(2.997x108)
r = 3.78 x 10-7m
6 El sol emite energia en forma de ondas electromagneticas a razon de 3.9 x 10 26 W .
Esta energía producto de reacciones nucleares en las profundidades del interior del sol
a) Calcule la intensidad de la radiación electromagnética y la presión de radiación sobre un objeto
absorbente en la superficie en la superficie del Sol ( radio = R = 6.96 x10 5 km ) , y en r = R/2 en el
interior del Sol . Ignore la dispersión que sufren las ondas cuando estas salen radialmente desde el
centro del Sol b ) La presión gaseosa en la superficie del Sol es de alrededor de 1.0 x 10 4 Pa ;
en r = R/2 , la presión gaseosa calculada a partir de modelos del Sol es de aproximadamente
4.7 x 1013 Pa .Comparando con los resultados del inciso a) ¿ Seria de esperar que la presión de
radiación sea un factor importante para determinar la estructura del Sol ? ¿Por qué ?
Sabemos que
Para una superficie absorbente I = P0v/ A , la presión de radiación es :
Prad= I/C
Suponiendo que las ondas electromagnéticas se forman en el centro del sol, por lo que a una
distancia r del centro del sol aplicamos
b.1)
A la mitad del centro del sol, la intensidad es 4 veces más intensa, y también lo es la presión de
radiación
I = 2.6 x 108 W/m2 and Prad = 0.85 Pa En la cima de la atmosfera terrestre, la intensidad medida de
la luz solar es 1400 W/m2 = 5 x 10 -6Pa que es aproximadamente 100,000 veces menor que los
valores anteriores .
b.2) La presión de gas en la superficie del sol es 50,000 veces mayor que la presión de radiación, y
a la mitad del sol se cree que la presión de gas es aproximadamente 13610 veces mayor que la
presión de radiación. Por lo tanto, es razonable ignorar la presión de radiación al modelar la
estructura interior del sol.
7 Una onda electromagnética plana varia sinusoidalmente a 90.0 MHz a medida que viaja a lo
largo de la dirección +x . El valor pico del campo eléctrico es 2,00 mV/m y está dirigido a lo largo
de la dirección +-y a) Encuentre la longitud de onda , el periodo y el valor máximo del campo
magnético b) Escriba expresiones en unidades SI para las variaciones en el espacio y el tiempo del
campo eléctrico y del campo magnético . Incluya valores numéricos y subíndices para indicar las
direcciones de las coordenadas c ) Encuentre la potencia promedio por unidad de área que esta
onda propaga por el espacio . d) Encuentre la densidad de energía promedio en la radiación ( en
joules por metro cubico ) e) ¿Qué presión de radiación ejercería esta onda sobre una superficie
perfectamente reflectora en incidencia normal ?
a) λ = C = 3.00 x 108
f 9.00 x 10 7
λ>
b)
Las variaciones de E y B será respecto al tiempo :
k = 2π = 2π = 1.88
λ 3.33
e) Presion = 1 =μ Eprom
C