Física · Cataluña 2014

Un satélite de $2000\,\text{kg}$ de masa gira en una órbita circular a una altura de $3630\,\text{km}$ sobre la superficie de la Tierra.

En el año 2013 se celebró el centenario del modelo atómico propuesto por Niels Bohr. Según este modelo, el átomo de $\ce{^1H}$ tiene un protón en el núcleo y un electrón que describe una órbita circular estable a su alrededor. El radio mínimo que puede tener esta órbita, según el modelo de Bohr, es de $5{,}29 \times 10^{-11}\,\text{m}$. Para esta órbita calcule:

Iluminamos una superficie de cobre con luz de diversas frecuencias y cuando se liberan electrones del metal, medimos su energía cinética. Con los datos obtenidos del experimento dibujamos la gráfica siguiente:

Un tubo de vacío como el de la figura adjunta tiene el ánodo A hecho de cobre y la distancia entre los electrodos es $d = 30\,\text{cm}$. Establecemos un campo eléctrico uniforme de A a B que genera una diferencia de potencial de $3\,\text{V}$ e iluminamos el ánodo con radiaciones que tienen fotones incidentes con una energía de $10\,\text{eV}$. Observamos que al cátodo B llegan electrones con una energía cinética de $2{,}3\,\text{eV}$.

Un hilo conductor rectilíneo de longitud $l = 5\,\text{m}$ y masa $m = 100\,\text{g}$ se encuentra situado paralelamente al suelo (plano $xy$), sobre el eje $x$, y bajo la acción de un campo magnético uniforme.

Unos electrones que se mueven horizontalmente atraviesan un selector de velocidades formado por un campo magnético de $0{,}040\,\text{T}$ dirigido hacia abajo y un campo eléctrico de $250\,\text{V/m}$ perpendicular al campo magnético y a la dirección de movimiento de los electrones.

Una manera de obtener la constante elástica de un muelle es colgar una masa y medir el periodo de las pequeñas oscilaciones alrededor de la posición de equilibrio. En la gráfica siguiente está representada la relación entre la masa colgada del muelle y el cuadrado del periodo de las oscilaciones:

Para medir la velocidad del sonido en el aire podemos usar un tubo de resonancia. Regulando el nivel del agua, se pueden producir situaciones de resonancia cuando la onda estacionaria tiene un vientre en el extremo abierto del tubo. Cuando el diapasón vibra con una frecuencia de $440\,\text{Hz}$, hacemos bajar el nivel del agua hasta que observamos la primera situación de resonancia para $h = 19\,\text{cm}$, que se reconoce porque se produce una intensificación nítida del sonido, y también observamos una segunda situación de resonancia para $h = 57\,\text{cm}$.