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Hola, el otro día hize el examen de la fase local de la XXI Olimpiada de Física, y preguntaron el siguiente problema, que quisiera que me ayudasen a resolver, gracias:
En la madrugada del 16 de junio de 1945 tuvo lugar en el desierto de Alamogordo (Nuevo México) la primera explosión nuclear de la historia. Mientras sus colegas del puesto de observación (a una distancia D=10000m) contemplaban el espectáculo, el físico Enrico Fermi dejó caer unos papelillos para medir su desplazamiento, d, al llegar la onda expansiva.
a) Siendo t0 el instante de la explosión, calcula el tiempo de llegada de la onda expansiva.
b) De manera muy esquemática, una parte Q (el 50% aproximadamente) del total de 20 kilotones de energía liberada en la fisión se deposita por radiación electromagnética en la masa del aire de una semiesfera de radio r0 = 200m volviéndola incandescente (la famosa bola de fuego). Por la inercia de esta masa, el rapidísimo calentamiento tiene lugar prácticamente a volumen constante y suponemos que de manera uniforme en el mismo. (Q= n Cv ("incremento" T), donde n es el número de moles, Cv el calor específico a volumen constante e "incremento" de T la diferencia de temperatura)
Calcular la energía (Q), volumen inicial, masa y número de moles de la "bola de fuego". Utilizando la ecuación de los gases perfectos calcular también la presión P0 y la temperatura T0 de la bola de fuego.
c) Una vez formada la bola se expande adiabáticamente ( o sea, según la ley PV ( la V elevado a gamma) = constante, siendo gamma el coeficiente adiabático de los gases diatómicos) en menos de un segundo hasta que su presión se iguala con la atmosférica.
Calcular el volumen, la temperatura, la densidad y el radio finales de la bola.
d) Calcular la diferencia entre el volumen final e inicial. A partir de esta diferencia, calcular el valor del desplazamiento d medido en el puesto de observación con la ingeniosa idea de los papelillos.
Gracias
En la madrugada del 16 de junio de 1945 tuvo lugar en el desierto de Alamogordo (Nuevo México) la primera explosión nuclear de la historia. Mientras sus colegas del puesto de observación (a una distancia D=10000m) contemplaban el espectáculo, el físico Enrico Fermi dejó caer unos papelillos para medir su desplazamiento, d, al llegar la onda expansiva.
a) Siendo t0 el instante de la explosión, calcula el tiempo de llegada de la onda expansiva.
b) De manera muy esquemática, una parte Q (el 50% aproximadamente) del total de 20 kilotones de energía liberada en la fisión se deposita por radiación electromagnética en la masa del aire de una semiesfera de radio r0 = 200m volviéndola incandescente (la famosa bola de fuego). Por la inercia de esta masa, el rapidísimo calentamiento tiene lugar prácticamente a volumen constante y suponemos que de manera uniforme en el mismo. (Q= n Cv ("incremento" T), donde n es el número de moles, Cv el calor específico a volumen constante e "incremento" de T la diferencia de temperatura)
Calcular la energía (Q), volumen inicial, masa y número de moles de la "bola de fuego". Utilizando la ecuación de los gases perfectos calcular también la presión P0 y la temperatura T0 de la bola de fuego.
c) Una vez formada la bola se expande adiabáticamente ( o sea, según la ley PV ( la V elevado a gamma) = constante, siendo gamma el coeficiente adiabático de los gases diatómicos) en menos de un segundo hasta que su presión se iguala con la atmosférica.
Calcular el volumen, la temperatura, la densidad y el radio finales de la bola.
d) Calcular la diferencia entre el volumen final e inicial. A partir de esta diferencia, calcular el valor del desplazamiento d medido en el puesto de observación con la ingeniosa idea de los papelillos.
Gracias
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