Física

SEPTIEMBRE 2020

1—

a) Defina el concepto de energía mecánica de una partícula y explique cómo varía si sobre ella actúa una fuerza : i) Conservativa. ii) No conservativa.

b) Un bloque de 5 kg desliza, partiendo del reposo, por un plano inclinado que forma un ángulo de 30 ⁰ con la horizontal desde una altura de 10 m. El coeficiente de rozamiento entre el bloque y el plano es de 0,2 . i) Represente en un esquema todas las fuerzas que actúan sobre el bloque durante la bajada. ii) Determine el trabajo realizado por la fuerza de rozamiento durante ese desplazamiento. iii) Calcule mediante consideraciones energéticas la velocidad con la que llega a la base del plano inclinado.

g= 9,8 m s ^-2

Solución:

2—

a) Se sitúa una espira circular frente a un hilo recto muy largo por el que circula una corriente I , tal y como se muestra en la figura . Razone, apoyándose en un esquema, si se produce corriente inducida y justifique el sentido de la misma en los siguientes casos: i) La espira se mueve paralelamente al hilo. ii) La espira se mueve hacia la derecha, alejándose del hilo.

b) Una espira cuadrada de 4 cm de lado, situada inicialmente en el plano XY, está inmersa en un campo magnético uniforme de 3 T , dirigido en el sentido positivo del eje X. La espira gira con una velocidad angular de 100 rad s ^-1 en torno al eje Y . Calcule razonadamente, apoyándose en un esquema: i) El flujo magnético en función del tiempo. ii) La fuerza electromotriz inducida en función del tiempo.

Solución:

3—

a) Dos ondas armónicas se propagan por el mismo medio a igual velocidad, con la misma amplitud, la misma dirección de propagación , y la frecuencia de la primera es el doble que la de la segunda. i) Compare la longitud de onda y el periodo de ambas ondas. ii) Escriba la ecuación de la segunda onda en función de las magnitudes de la primera

b) La ecuación de una onda que se propaga por una cuerda tensa es:

y(x,t)= 5 sen (50πt – 20πx ) S.I.

Calcule: i) La velocidad de propagación de la onda. ii) La velocidad del punto x=0 de la cuerda en el instante t= 1 s . iii) La diferencia de fase , en un mismo instante, entre dos puntos separados 1 m.

Solución:

4—

a) Dibuje de forma aproximada la gráfica que representa la energía de enlace por nucleón en función del número másico e indique , razonadamente, a partir de ella , dónde están favorecidos energéticamente los procesos de fisión y fusión nuclear.

b) La masa atómica del isótopo   es de 14,003241 u. calcule: i) El defecto de masa. ii) La energía de masa por nucleón.

c= 3 x10 ⁸ m s ^-1 ; 1 u=1,66 x 10 ^-27 Kg ; m_p= 1,007276 u ; m_n= 1,008665 u

Solución:

5—

a) Dos satélites describen órbitas circulares alrededor de un mismo planeta de masa M y radio R. El primero orbira con un radio 4R y el segundo con un radio 9R. i) Deduzca la expresión de la velocidad orbital. ii) Determine la relación entre las velocidades orbitales de ambos satélites.

b) Un satélite de 500 kg de masa orbita en torno a la Tierra con una velocidad de 6300 m s ^-1 . Calcule : i) El radio de la órbita del satélite. ii) El peso del satélite en la órbita

G = 6,67 . 10 ^-11 N m ² kg ^-2; M_T= 5,98 . 10 ²⁴ kg

Solución:

6—

a) Una partícula con carga positiva se encuentra en un campo eléctrico uniforme. i) ¿Aumenta o disminuye su energía potencial eléctrica al moverse en la dirección y sentido del campo? ii) ¿Y si se moviera en una dirección perpendicular al campo? Razone las respuestas.

b) Una carga de 3 . 10 ^-9 C está situada en el origen de un sistema de coordenadas. Una segunda carga puntual de -4 . 10 ^-9 C se coloca en el punto (0,4) m. Ayudándose de un esquema, calcule el campo y el potencial eléctrico en el punto (3,0)m.

K = 9 . 10 ⁹ N m ² C ^-2

Solución:

7—

a) Un rayo pasa de un medio a otro donde su longitud de onda es mayor. i) Indique cómo varían la frecuencia y la velocidad de propagación. ii) Realice un esquema indicando si el haz refractado se aleja o se acerca de la normal.

b) Un rayo de luz incide sobre la superficie que separa dos medios de índices de refracción n₁=2,37 y n₂ desconocido con un ángulo de incidencia de 16 ^o y uno de refracción de 30 ⁰. i)Haga un esquema del proceso y determine n₂. ii) Calcule a partir de qué ángulo de incidencia no se produce refracción.

Solución:

8—

a) Al incidir luz roja sobre un determinado metal se produce efecto fotoeléctrico. Explique si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones: i) Si se duplica la intensidad de dicha luz, se duplicará también l energía cinética máxima de los fotoelectrones emitidos. ii) Si se ilumina con luz azul no se produce el efecto fotoeléctrico.

b) Un metal tiene una frecuencia umbral de 2 . 10 ¹⁴ Hz para que se produzca el efecto fotoeléctrico. Si el metal se ilumina con una radiación de longitud de onda de 2 . 10 ^-7 m, calcule: i)La velocidad máxima de los fotoelectrones emitidos. ii) El potencial de frenado.

c=3 . 10 ⁸ m s^-1 ; h=6,63 . 10 ^-34 J s ; m_e=9,1 . 10 ^-31 kg ; e= 1,6 . 10 ^-19 C.

Solución: