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la cuevadel empollón
FísicaAragónPAU 2014Extraordinaria

Física · Aragón 2014

4 ejercicios

Instrucciones

Elija una de las dos opciones propuestas, A o B. En cada pregunta se señala la puntuación máxima. El ejercicio presenta dos opciones, A o B. El alumno deberá elegir y desarrollar una de ellas, sin mezclar contenidos. La puntuación máxima de cada apartado se indica en el enunciado. Los errores se valorarán negativamente sólo una vez, en el primer apartado en que aparezcan, salvo que conduzcan a resultados absurdos no discutidos en los siguientes. Se valorará el buen uso del lenguaje y la adecuada notación científica, que los correctores podrán bonificar con un máximo de un punto. Por los errores ortográficos, la falta de limpieza en la presentación y la redacción defectuosa podrá disminuirse la calificación hasta un punto. Se exigirá que todos los resultados analíticos y gráficos estén paso a paso justificados.
Elige una opción

Ejercicio 1

1
2,5 puntos
Un bloque de 50 g50\,\text{g}, está unido a un muelle de constante elástica 35 N/m35\,\text{N/m} y oscila en una superficie horizontal sin rozamiento con una amplitud de 4 cm4\,\text{cm}. Cuando el bloque se encuentra a 1 cm1\,\text{cm} a la derecha de su posición de equilibrio, calcule:
a
La fuerza ejercida sobre el bloque.0,5 pts
b
La aceleración del bloque.0,5 pts
c
La energía potencial elástica, la energía cinética y la energía total del sistema.1,5 pts
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Ejercicio 2

2
2,5 puntos
Datos
  • c=3⋅108 m⋅s−1c = 3 \cdot 10^8\,\text{m} \cdot \text{s}^{-1}
  • TT=365,25 dıˊasT_T = 365{,}25\,\text{días}
a
Enuncie y explique la ley de gravitación universal.1 pt
b
La luz solar tarda 8,318{,}31 minutos en llegar a la Tierra y 6,016{,}01 minutos en llegar a Venus. Suponiendo que las órbitas que describen ambos planetas alrededor del Sol son circulares, determine el periodo orbital de Venus en torno al Sol.1 pt
c
La velocidad con la que se desplaza Venus en su órbita.0,5 pts
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Ejercicio 3

3
2,5 puntos
Datos
  • K=1/(4πε0)=9⋅109 N⋅m2⋅C−2K = 1 / (4 \pi \varepsilon_0) = 9 \cdot 10^9\,\text{N} \cdot \text{m}^2 \cdot \text{C}^{-2}
  • 1 μC=10−6 C1\,\mu\text{C} = 10^{-6}\,\text{C}
a
Explique el concepto de potencial eléctrico. ¿Cuál es el potencial eléctrico creado por una carga QQ a una distancia rr de la misma? ¿Y el creado por un conjunto de cargas?1,5 pts
b
Colocamos tres cargas iguales Q=2 μCQ = 2\,\mu\text{C} en tres vértices de un cuadrado de lado L=2 mL = 2\,\text{m}, como muestra la figura. Determine el trabajo necesario para trasladar una carga eléctrica puntual q=1 μCq = 1\,\mu\text{C} desde el centro del cuadrado al punto PP situado en el vértice libre.1 pt
Tres cargas Q positivas en los vértices de un cuadrado de lado L y un punto P en el cuarto vértice.
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Ejercicio 4

4
2,5 puntos
Datos
  • h=6,63⋅10−34 J⋅sh = 6{,}63 \cdot 10^{-34}\,\text{J} \cdot \text{s}
  • c=3⋅108 m⋅s−1c = 3 \cdot 10^8\,\text{m} \cdot \text{s}^{-1}
  • 1 eV=1,60⋅10−19 J1\,\text{eV} = 1{,}60 \cdot 10^{-19}\,\text{J}
  • 1 nm=10−9 m1\,\text{nm} = 10^{-9}\,\text{m}
a
Enuncie la hipótesis que propuso Planck a principios del s. XX para explicar el espectro de radiación del cuerpo negro.1 pt
b
El espectro visible por el ojo humano abarca las longitudes de onda comprendidas entre 390 nm390\,\text{nm} (violeta) y 740 nm740\,\text{nm} (rojo). ¿A qué intervalo de frecuencias corresponde? ¿Qué intervalo de energías, en eV, tienen los fotones del espectro visible?1,5 pts
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Ejercicio 1

1
2,5 puntos
Por una cuerda tensa se propaga, en el sentido positivo del eje X, una onda sinusoidal transversal. Los puntos de la cuerda oscilan con una frecuencia f=2 Hzf = 2\,\text{Hz}. En la gráfica se representa la posición de los puntos de la cuerda en el instante t0t_0.
Gráfica de una onda sinusoidal donde se observa una amplitud de 5 cm y una longitud de onda de 10 cm.
a
Determine la amplitud de la onda, su longitud de onda y la velocidad de propagación de la onda.1 pt
b
Calcule la máxima velocidad de oscilación trasversal de los puntos de la cuerda.0,5 pts
c
Escriba la función de onda correspondiente, en unidades S.I.1 pt
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Ejercicio 2

2
2,5 puntos
Datos
  • G=6,67⋅10−11 N⋅m2⋅kg−2G = 6{,}67 \cdot 10^{-11}\,\text{N} \cdot \text{m}^2 \cdot \text{kg}^{-2}
  • RT=6,38⋅106 mR_T = 6{,}38 \cdot 10^6\,\text{m}
  • MT=5,97⋅1024 kgM_T = 5{,}97 \cdot 10^{24}\,\text{kg}
  • inclinación del plano ecuatorial respecto al plano de la eclíptica, θ=23,44∘\theta = 23{,}44^\circ
a
Momento angular de una partícula respecto de un punto: definición; teorema de conservación.1 pt
b
Un satélite artificial de masa m=500 kgm = 500\,\text{kg} describe una órbita circular en torno a la Tierra, a una altura h=600 kmh = 600\,\text{km} sobre su superficie. Calcule el módulo del momento angular del satélite respecto al centro de la Tierra. Si la órbita del satélite está en el plano de la eclíptica, ¿qué ángulo formará el vector momento angular L⃗\vec{L} con el eje de rotación de la tierra? ¿Es L⃗\vec{L} un vector constante? Razone por qué. (Nota: La eclíptica es el plano que contiene la trayectoria de la Tierra alrededor del Sol).1,5 pts
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Ejercicio 3

3
2,5 puntos
Datos
  • e=1,6⋅10−19 Ce = 1{,}6 \cdot 10^{-19}\,\text{C}
  • mp=1,67⋅10−27 kgm_p = 1{,}67 \cdot 10^{-27}\,\text{kg}
  • 1 eV=1,6⋅10−19 J1\,\text{eV} = 1{,}6 \cdot 10^{-19}\,\text{J}
a
Escriba la expresión de la Fuerza de Lorentz que actúa sobre una partícula de carga qq que se mueve con velocidad v⃗\vec{v} en una región donde hay un campo magnético B⃗\vec{B}. Explique las características de esta fuerza.1 pt
b
Un acelerador de partículas dispone de un anillo de radio R=100 mR = 100\,\text{m}. En dicho anillo se inyectan protones con energía de 20 keV20\,\text{keV}. Calcule el módulo del campo magnético BB perpendicular al plano del anillo necesario para que los protones giren en el mismo.1,5 pts
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Ejercicio 4

4
2,5 puntos
a
Explique qué es una lente convergente y una lente divergente. ¿Dónde están situados los focos objeto e imagen en cada una de ellas?1 pt
b
Un objeto de 1 cm1\,\text{cm} de altura se sitúa a 15 cm15\,\text{cm} delante de una lente convergente de 10 cm10\,\text{cm} de distancia focal. Determine la posición, tamaño y tipo (real o virtual) de la imagen formada. Realice el trazado de rayos correspondiente para obtener la posición de la imagen.1,5 pts
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