Física · Canarias 2013

¿Qué se entiende por velocidad de escape? Como aplicación de la conservación de la energía mecánica del campo gravitatorio, calcule la velocidad de escape de la Luna.

Una carga puntual $q_1$ de $1\,\text{C}$ está situada en el punto $A(0,3)$ de un sistema de ejes cartesianos. Otra carga puntual $q_2$ de $-1\,\text{C}$ está situada en el punto $B(0,-3)$. Las coordenadas están expresadas en metros.

Calcule la fuerza y la energía potencial electrostática entre un protón y un electrón separados entre sí una distancia de $10^{-10}\,\text{m}$.

Considere un objeto (un trozo de chatarra espacial) de $400\,\text{kg}$ de masa, que se mueve directo hacia la Tierra, en caída libre, exclusivamente bajo la acción del campo gravitatorio terrestre. Su velocidad es de $2300\,\text{m/s}$ a $200\,\text{km}$ sobre la superficie de la Tierra. Calcule:

Escriba la ecuación que describe el movimiento armónico simple de una partícula y la ecuación de una onda armónica que se propaga por un medio material. Cite y describa un ejemplo de cada uno de estos movimientos.

Se hace incidir luz monocromática, procedente de una lámpara láser, sobre una superficie de potasio cuyo trabajo de extracción vale $2{,}22\,\text{eV}$.

Se coloca una espira circular plana, de $0{,}1\,m^2$ de área en un campo magnético uniforme, de forma que la normal a su superficie forma un ángulo de $60^{\circ}$ con la dirección fija del campo. El módulo del campo magnético varía con el tiempo, medido en segundos, de acuerdo con la expresión $B(t) = 3 \cdot \sen(4t + \pi)\,\text{T}$. ¿Cuánto vale la fuerza electromotriz inducida en la espira en el instante $t = 10\,\text{s}$?

Considere una partícula de $100\,\text{g}$ de masa, cuya posición respecto del origen de coordenadas, viene dada por la función $x(t) = A \sen(\omega t + 3\pi/5)$, donde $x$ se mide en metros y $t$ en segundos (MAS a lo largo del eje X en torno del origen de coordenadas). La partícula completa 3 oscilaciones o ciclos cada $6\,\text{s}$. En el instante inicial ($t = 0\,\text{s}$), la partícula se encuentra a $+3\,\text{cm}$ del origen de coordenadas.

Un electrón que se mueve con velocidad $\vec{v}$, penetra en una región del espacio donde existe un campo magnético uniforme $\vec{B}$. ¿Qué fuerza actúa sobre el electrón? ¿Bajo qué condiciones el campo magnético no influye en su movimiento?

Un objeto luminoso se encuentra delante de una lente convergente delgada de distancia focal $f$. Realice la construcción gráfica de la imagen, si el objeto está situado delante de la lente, a una distancia mayor que $f$. Explique el uso de las lentes convergentes en las correcciones oculares.

Enuncie la hipótesis que propuso Planck para explicar la radiación de cuerpo negro y escriba la expresión matemática que sintetiza esta hipótesis; comente el significado de los términos que aparecen en dicha expresión matemática. Como aplicación, calcule la frecuencia y la longitud de onda de un fotón cuya energía es $5{,}6\,\text{eV}$.

Describa el efecto fotoeléctrico. Indique las ideas innovadoras que introdujo Einstein para explicar este efecto.