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la cuevadel empollón
FísicaAragónPAU 2022Ordinaria

Física · Aragón 2022

8 ejercicios

Instrucciones

Elige cuatro de las ocho preguntas propuestas. En cada pregunta se señala la puntuación máxima.

Ejercicio 1

1
2,5 puntos
a) Escribe la ecuación de la elongación de un movimiento vibratorio armónico simple y comenta el significado físico de las magnitudes que aparecen en dicha ecuación. Una partícula de masa mm inicia un movimiento armónico simple en el extremo de su trayectoria y le cuesta 0,1 s0{,}1\,\text{s} llegar al centro de ella. Si la distancia entre ambas posiciones es de 20 cm20\,\text{cm}, calcula:
a
Escribe la ecuación de la elongación de un movimiento vibratorio armónico simple y comenta el significado físico de las magnitudes que aparecen en dicha ecuación.1 pt
b
El periodo del movimiento y la frecuencia angular.0,5 pts
c
La ecuación de la posición de la partícula en función del tiempo. Determina la posición de la partícula 1 s1\,\text{s} después de iniciado el movimiento.1 pt
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Ejercicio 2

2
2,5 puntos
a) La intensidad del sonido puede medirse en decibelios (dB). Explica en qué consiste la escala decibélica de intensidad acústica (o sonoridad). Un agente secreto está grabando con un teléfono móvil, a través de una pared, una conversación de un espía enemigo. La distancia entre ambos es de 5 m5\,\text{m} y, debido a la pared, al teléfono sólo le llega un 2%2\% de la intensidad que le llegaría si no hubiera pared. El nivel de intensidad sonora de una conversación a 1 m1\,\text{m} es de 50 dB50\,\text{dB}.
Datos
  • Intensidad umbral del oído humano I0=10−12 W/m2I_0 = 10^{-12}\,\text{W/m}^2
a
La intensidad del sonido puede medirse en decibelios (dB). Explica en qué consiste la escala decibélica de intensidad acústica (o sonoridad).1 pt
b
Calcula el nivel de intensidad sonora que llega al móvil. Si el teléfono es capaz de grabar conversaciones a 100100 metros de distancia, ¿cuál es el nivel más bajo de intensidad sonora que es capaz de medir?1,5 pts
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Ejercicio 3

3
2,5 puntos
Galileo observó por primera vez las lunas de Júpiter en 1610. Encontró que Io, el satélite más cercano a Júpiter que pudo observar en su época, poseía un periodo orbital de 1,81{,}8 días y el radio de su órbita era, aproximadamente, 3 veces el diámetro de Júpiter. Asimismo, encontró que el periodo orbital de Calisto (la cuarta luna más alejada de Júpiter) era de 16,716{,}7 días. Con esos datos, suponiendo órbitas circulares, calcula:
Datos
  • G=6,67⋅10−11 N m2 kg−2G = 6{,}67 \cdot 10^{-11}\,\text{N m}^2\,\text{kg}^{-2}
  • Radio de Júpiter RJ=7,15⋅107 mR_J = 7{,}15 \cdot 10^7\,\text{m}
a
La masa de Júpiter.1 pt
b
El radio de la órbita de Calisto.1 pt
c
Determina el valor de la aceleración de la gravedad en la superficie de Júpiter.0,5 pts
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Ejercicio 4

4
2,5 puntos
a) Enuncia y explica la ley de gravitación universal. Una sonda espacial de 300 kg300\,\text{kg} de masa se encuentra en órbita circular alrededor de la Luna, a 150 km150\,\text{km} de su superficie. Calcula:
Datos
  • G=6,67⋅10−11 N m2 kg−2G = 6{,}67 \cdot 10^{-11}\,\text{N m}^2\,\text{kg}^{-2}
  • radio de la Luna RL=1,74⋅106 mR_L = 1{,}74 \cdot 10^6\,\text{m}
  • masa de la Luna ML=7,35⋅1022 kgM_L = 7{,}35 \cdot 10^{22}\,\text{kg}
a
Enuncia y explica la ley de gravitación universal.1 pt
b
La energía mecánica y la velocidad orbital de la sonda. La velocidad de escape de la atracción lunar desde esa posición.1,5 pts
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Ejercicio 5

5
2,5 puntos
a) ¿Qué potencial electrostático crea una carga puntual qq en cualquier punto de su entorno? Explica el significado físico del potencial. En el punto OO, origen de un sistema de coordenadas cartesianas, existe una carga de −0,05 nC-0{,}05\,\text{nC}, y en el punto BB de coordenadas (5 cm5\,\text{cm}, 0 cm0\,\text{cm}), una de 0,09 nC0{,}09\,\text{nC}.
Datos
  • Constante de Coulomb K=9⋅109 N m2 C−2K = 9 \cdot 10^9\,\text{N m}^2\,\text{C}^{-2}
  • masa del electrón me=9,11⋅10−31 kgm_e = 9{,}11 \cdot 10^{-31}\,\text{kg}
  • carga del electrón qe=−1,6⋅10−19 Cq_e = -1{,}6 \cdot 10^{-19}\,\text{C}
  • 1 nC=10−9 C1\,\text{nC} = 10^{-9}\,\text{C}
a
¿Qué potencial electrostático crea una carga puntual qq en cualquier punto de su entorno? Explica el significado físico del potencial.1 pt
b
Determina el punto PP situado en el segmento entre OO y BB en el que el potencial eléctrico se anula. Calcula el potencial eléctrico en el punto QQ de coordenadas (4 cm4\,\text{cm}, 0 cm0\,\text{cm}).1 pt
c
Se deja un electrón en reposo en el punto PP. Calcula con qué velocidad llegará al punto QQ.0,5 pts
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Ejercicio 6

6
2,5 puntos
Dos conductores rectilíneos, verticales y paralelos, A a la izquierda y B a la derecha, distan entre sí 10 cm10\,\text{cm}. Por A pasa una corriente IA=20 AI_A = 20\,\text{A} hacia arriba.
Datos
  • μ0=4π⋅10−7 m⋅kg⋅C−2\mu_0 = 4\pi \cdot 10^{-7}\,\text{m} \cdot \text{kg} \cdot \text{C}^{-2}
a
Determina la intensidad de la corriente en el segundo cable sabiendo que el campo magnético es cero en un punto situado a 4,0 cm4{,}0\,\text{cm} a la derecha de A.1 pt
b
¿Cuál es la fuerza por unidad de longitud que actúa sobre cada cable? ¿Cuál de ellos se encuentra sometido a mayor fuerza? Dibuja un esquema para indicar la dirección y el sentido de las fuerzas.1,5 pts
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Ejercicio 7

7
2,5 puntos
a
Define las siguientes magnitudes asociadas a los procesos de desintegración radiactiva: Actividad radiactiva (AA), periodo de semidesintegración (TT) y vida media (τ\tau).1 pt
b
El tritio 13H{}^{3}_{1}\text{H} se utiliza para la datación de vinos. Tiene un período de semidesintegración de 12,3312{,}33 años. Calcula cuanto tiempo ha estado envasado un vino si su actividad actual es un 10%10\% de la inicial.1,5 pts
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Ejercicio 8

8
2,5 puntos
a) Enuncia y explica las leyes de la reflexión y de la refracción para la luz. Considera la refracción de un rayo de luz monocromática que proviene del aire e incide en un líquido de índice de refracción nLn_L.
Datos
  • Índice de refracción del aire n=1n = 1
a
Enuncia y explica las leyes de la reflexión y de la refracción para la luz.1 pt
b
El rayo forma con la vertical un ángulo de 46∘46^{\circ} en el aire, y de 30∘30^{\circ} en el líquido. ¿Qué valor tiene el índice de refracción nLn_L del líquido?0,75 pts
c
Si se cambia el líquido por otro con un índice de refracción 1,721{,}72 y el rayo incide desde el líquido hacia el aire, ¿a partir de qué ángulo se produce reflexión total?0,75 pts
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