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Ejercicio resuelto selectividad física Campo Eléctrico Olimpiada E-O-2

04/02/201919/12/2018 por rubensalvador

Un doble péndulo electrostático consta de dos pequeñas esferas metálicas de 10 mg de masa y cargadas con idéntica carga eléctrica Q. Ambas esferas están unidas por hilos de masa despreciable y longitud L=10 cm, con sus extremos unidos a un soporte vertical ZZ’ (ver figura). El conjunto mantiene una posición de equilibrio cuando los hilos forman entre sí un ángulo 0=60°.

(a) Determinar el valor de la carga eléctrica que posee cada una de las esferas.

Partiendo de la situación anterior, se hace girar el doble péndulo, respecto del vertical ZZ’, con una velocidad angular ω

b) Determinar la velocidad angular ω para que los hilos formen entre sí un ángulo θ=90°.

Datos: K=9.10⁹mN ² C^-2; g=9,8 m/s²

Ejercicio resuelto selectividad física Campo Eléctrico Olimpiada E-O-2

Ejercicio resuelto selectividad física electromagnetismo-Em-143

20/12/201818/12/2018 por rubensalvador

a) Un protón y un electrón penetran con la misma velocidad perpendicularmente a un campo magnético. ¿Cuál de los dos experimentará una mayor aceleración? ¿Qué partícula tendrá un radio de giro mayor?

b) Un protón que parte del reposo se acelera mediante una diferencia de potencial de 5 kV. Seguidamente entra en una región del espacio en la que existe un campo magnético uniforme perpendicular a su velocidad. Si el radio de giro descrito por el protón es de 0,05 m, ¿qué valor tendrá el módulo del campo magnético? Calcule el periodo del movimiento.

e = 1,6.10^-19 C; m_p = 1,7.10^-27 kg

Ejercicio resuelto selectividad física electromagnetismo-Em-139

18/12/2018 por rubensalvador

a) Un protón y una partícula alfa se mueven en el seno de un campo magnético uniforme describiendo trayectorias circulares idénticas. ¿Qué relación existe entre sus velocidades, sabiendo que m_α= 4 m_py q_α= 2 q_p?

b) Un electrón se mueve con una velocidad de 2.10³ m s^-1 en el seno de un campo magnético uniforme de módulo B = 0,25 T. Calcule la fuerza que ejerce dicho campo sobre el electrón cuando las direcciones del campo y de la velocidad del electrón son paralelas, y cuando son perpendiculares. Determine la aceleración que experimenta el electrón en ambos casos.

e =1,6.10-¹⁹ C; m_e = 9,1.10^-31 kg

Ejercicio resuelto selectividad física electromagnetismo-Em-3

18/12/2018 por rubensalvador

Conteste razonadamente a las siguientes cuestiones:

a) ¿Es posible que una carga eléctrica se mueva en un campo magnético uniforme sin que actúe ninguna fuerza sobre ella?

b) ¿Es posible que una carga eléctrica se mueva en un campo magnético uniforme sin que varíe su energía cinética?

Ejercicio resuelto selectividad física electromagnetismo-Em-2

18/12/2018 por rubensalvador

Un electrón penetra con velocidad v en una zona del espacio en la que coexisten un campo eléctrico E y un campo magnético B, uniformes, perpendiculares entre sí y perpendiculares a v.

a) Dibuje las fuerzas que actúan sobre el electrón y escriba las expresiones de dichas fuerzas.

b) Represente en un esquema las direcciones y sentidos de los campos para que la fuerza resultante sea nula. Razone la respuesta.

Ejercicio resuelto selectividad física electromagnetismo-Em-1

18/12/2018 por rubensalvador

Un protón se mueve en el sentido positivo del eje OY en una región donde existe un campo eléctrico de 3 · 10⁵ N C^{– 1} en el sentido positivo del eje OZ y un campo magnético de 0,6 T en el sentido positivo del eje OX.

a) Dibuje en un esquema las fuerzas que actúan sobre la partícula y razone en qué condiciones la partícula no se desvía.

b) Si un electrón se moviera en el sentido positivo del eje OY con una velocidad de 10³ m s^{– 1}, ¿sería desviado? Explíquelo.

Ejercicio resuelto selectividad física Campo Gravitatorio Olimpiada G-O-2

19/12/201818/12/2018 por rubensalvador

Segundo problema de la fase local de Málaga de las olimpiadas de física 2017

Se hace un agujero que atraviesa la Tierra siguiendo un diámetro y se deja caer un cuerpo de masa m por él (ver figura).

a)Determinar la fuerza gravitatoria que actúa sobre la masa m en función de la distancia r al centro de la Tierra. Tener en cuenta que el campo gravitatorio a cualquier distancia r del centro por debajo de la superficie (r<R_t), es el producido por la masa esférica que queda debajo de esa distancia (Teorema de Gauss). Considerar, además, que la densidad de la Tierra es homogénea:

La fuerza que actúa sobre la masa m es proporcional a la distancia al centro de la tierra (F=-kr), describiendo, por tanto, un movimiento oscilatorio armónico simple.

b) Determinar el periodo del movimiento de la masa m y la ecuación del movimiento r(t). Considerar que parte del reposo en la superficie de la Tierra.

c) Determinar la velocidad máxima que alcanza la masa m en el centro de la Tierra.

Datos: G=6,67.10^-11 Nm² kg ²; R_T=6378 km; M_T = 5,972.10²⁴ kg

Ejercicio resuelto selectividad física Campo Eléctrico E-43

15/12/201815/12/2018 por rubensalvador

a) Campo eléctrico de una carga puntual.

b) Dos cargas eléctricas puntuales positivas están situadas en dos puntos A y B de una recta. ¿Puede ser nulo el campo eléctrico en algún punto de esa recta? ¿Y si las dos cargas fueran negativas? Razone las respuestas.

Solución apartado a) mirar la correspondiente entrada de teoría aquí

Ejercicio resuelto selectividad física Campo Eléctrico E-44

04/12/201915/12/2018 por rubensalvador

a) Campo electrostático de un conjunto de cargas puntuales.

b) ¿Puede ser nulo el campo eléctrico producido por dos cargas puntuales en un punto del segmento que las une? Razone la respuesta.

Solución apartado a) mirar el principio de superposición de campo en la correspondiente entrada de teoría aquí

Ejercicio resuelto selectividad física Campo Eléctrico E-42

15/12/2018 por rubensalvador

Una partícula con una carga de 2.10^-6 C se encuentra en reposo en el punto (0, 0) y se aplica un campo eléctrico uniforme de 100 N C^-1, dirigido en el sentido positivo del eje X.

a) Describa razonadamente la trayectoria seguida por la partícula hasta el instante en que se encuentra en un punto A, situado a 4 m del origen. Razone si aumenta o disminuye la energía potencial de la partícula en dicho desplazamiento y en qué se convierte dicha variación de energía.

b) Calcule el trabajo realizado por la fuerza que actúa sobre la partícula en el desplazamiento entre el origen y el punto A y la diferencia de potencial eléctrico entre ambos puntos.