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la cuevadel empollón
FísicaCataluñaPAU 2013Extraordinaria

Física · Cataluña 2013

8 ejercicios90 min de duración

Ejercicio 1

1
2 puntos
PART COMUNA
En el año 1969, el módulo de mando Columbia, de la misión Apollo 11, tripulada por el astronauta Michael Collins, orbitaba a 100 km100\,\text{km} de altura sobre la superficie de la Luna con un periodo de 118 minutos118\,\text{minutos}. Mientras tanto, Neil Armstrong y Edwin Aldrin, los otros dos tripulantes, caminaban sobre la Luna. Calcule:
Módulo lunar sobre la superficie de la Luna con la Tierra al fondo
Módulo lunar sobre la superficie de la Luna con la Tierra al fondo
a)1 pts
La masa de la Luna y la intensidad del campo gravitatorio en la superficie lunar.
b)1 pts
La velocidad de escape desde la superficie lunar.
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Ejercicio 2

2
2 puntos
PART COMUNA
En una región del espacio hay un campo magnético constante dirigido hacia el interior del papel. En esta región entran dos electrones con la misma rapidez y la misma dirección, pero moviéndose en sentidos contrarios, tal como indica la figura.
Dos electrones entrando en sentidos opuestos a una región con campo magnético entrante B
Dos electrones entrando en sentidos opuestos a una región con campo magnético entrante B
a)1 pts
Dibuje la fuerza magnética que actúa sobre cada electrón cuando entra en la región donde hay el campo magnético. Justifique y dibuje las trayectorias de los dos electrones e indique el sentido de giro.
b)1 pts
Eliminamos este campo magnético y lo sustituimos por otro campo magnético, de manera que los electrones no se desvían cuando entran en esta región. Dibuje cómo debería ser este nuevo campo magnético. Justifique la respuesta. Nota: No es válida la respuesta B⃗=0\vec{B} = 0.
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Ejercicio 3 · Opción A

3Opción A
2 puntos
La electroforesis es un método para analizar mezclas. Disponemos una muestra entre dos electrodos conectados a una diferencia de potencial de 300 V300\,\text{V}. La distancia entre los electrodos es de 20,0 cm20{,}0\,\text{cm}.
Esquema de electroforesis con electrodos positivo y negativo a 300V
Esquema de electroforesis con electrodos positivo y negativo a 300V
a)1 pts
Dibuje las líneas del campo eléctrico que hay entre los dos electrodos y las diferentes superficies equipotenciales. Indique el potencial de cada una de las superficies. Calcule el valor del campo eléctrico que hay entre los dos electrodos, e indique la dirección y el sentido de las partículas positivas y las negativas.
b)1 pts
En las condiciones adecuadas, las moléculas adquieren carga eléctrica y se desplazan en el aparato de electroforesis con un movimiento rectilíneo lento y uniforme. Calcule la fuerza eléctrica y la fuerza de fricción que actúan sobre una molécula de timina con una carga de −1,60⋅10−19 C-1{,}60 \cdot 10^{-19}\,\text{C}.
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Ejercicio 3 · Opción B

3Opción B
2 puntos
El yodo puede ser un radiofármaco. El isótopo X53131X2532131I\ce{^{131}_{53}I} es una fuente de rayos gamma. Se inyecta al paciente para poder obtener imágenes gammagráficas. Este radioisótopo tiene un periodo de semidesintegración de 13,2 h13{,}2\,\text{h}.
Ejemplo de gammagrafía de la columna vertebral
Ejemplo de gammagrafía de la columna vertebral
a)1 pts
¿Qué fracción de X53131X2532131I\ce{^{131}_{53}I} queda en el cuerpo 24,0 horas24{,}0\,\text{horas} después de inyectar el fármaco?
b)1 pts
En otro proceso, el X53131X2532131I\ce{^{131}_{53}I} también puede producir X54131X2542131Xe\ce{^{131}_{54}Xe}. Escriba el esquema del proceso nuclear. ¿Qué partícula se emite?
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Ejercicio 4 · Opción A

4Opción A
2 puntos
La gráfica siguiente representa el movimiento d'un cuerpo de 250 g250\,\text{g} de masa que oscila, sin rozamiento, unido a un muelle.
Gráfica de elongación (cm) frente a tiempo (s) de un movimiento armónico simple
Gráfica de elongación (cm) frente a tiempo (s) de un movimiento armónico simple
a)1 pts
Calcule la amplitud, la frecuencia angular, el periodo y la fase inicial de este movimiento.
b)1 pts
Escriba la ecuación del movimiento y calcule la energía mecánica total del sistema.
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Ejercicio 4 · Opción B

4Opción B
2 puntos
El clarinete es un instrumento de madera en forma de tubo en el cual se generan ondas estacionarias. El instrumento se puede asimilar a un tubo lleno de aire abierto por un extremo y cerrado por el otro. La figura muestra el modo tercer armónico, donde el aire vibra con una frecuencia de 637 Hz637\,\text{Hz}.
Representación de ondas estacionarias en un tubo (tercer armónico)
Representación de ondas estacionarias en un tubo (tercer armónico)
a)1 pts
¿Cuál es la longitud del clarinete?
b)1 pts
Si la nota se toca con una intensidad de 1,00⋅10−5 W m−21{,}00 \cdot 10^{-5}\,\text{W m}^{-2} y produce una intensidad sonora determinada a dos metros de distancia, ¿en cuántos decibelios aumenta el nivel de sensación sonora a la misma distancia si la intensidad se duplica?
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Ejercicio 5 · Opción A

5Opción A
2 puntos
Disponemos de un tubo de vacío como el de la figura. El electrodo A está hecho de potasio, que tiene W0=2,29 eVW_0 = 2{,}29\,\text{eV} como valor de trabajo de extracción.
Esquema de un tubo de vacío para efecto fotoeléctrico con electrodos A y B
Esquema de un tubo de vacío para efecto fotoeléctrico con electrodos A y B
a)1 pts
Determine la velocidad con que salen los electrones arrancados del electrodo A cuando lo iluminamos con luz de color violeta de 400 nm400\,\text{nm} de longitud de onda.
b)1 pts
A continuación cambiamos el electrodo A por otro que está hecho de un material desconocido. Para determinar de qué material se trata, lo iluminamos otra vez con la misma luz de antes, y determinamos que el potencial de frenado de los electrones del electrodo A es Vf=0,17 VV_f = 0{,}17\,\text{V}. Determine el trabajo de extracción del material e indique de qué elemento está hecho a partir de la tabla de valores siguiente:
ElementoBaLiMgAsAlBiCrAgBe
W0W_0 (eV)2,702,933,663,754,084,344,504,734,98
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Ejercicio 5 · Opción B

5Opción B
2 puntos
Cuatro cargas eléctricas positivas, de 1,00⋅10−5 C1{,}00 \cdot 10^{-5}\,\text{C} cada una, se encuentran en los vértices respectivos de un cuadrado de 2 m\sqrt{2}\,\text{m} de lado. Calcule:
a)1 pts
La energía necesaria para la formación del sistema de cargas.
b)1 pts
El valor de la carga eléctrica negativa que debemos situar en el centro del cuadrado para que la fuerza electrostática sobre cada una de las cargas sea nula.
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