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la cuevadel empollón
FísicaAragónPAU 2019Ordinaria

Física · Aragón 2019

4 ejercicios

Instrucciones

Elija una de las dos opciones propuestas, A o B. En cada pregunta se señala la puntuación máxima.
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Ejercicio 1

1
2,5 puntos
Una masa m=0,3 kgm = 0{,}3\,\text{kg} situada en un plano horizontal sin rozamiento y unida a un muelle horizontal, describe un movimiento vibratorio armónico. Su energía cinética máxima es de 15 J15\,\text{J}.
a
Si se sabe que entre los dos puntos del recorrido de la masa en los que tiene velocidad nula hay una distancia de 50 cm50\,\text{cm}, calcule la amplitud, la frecuencia angular (o pulsación) y el periodo del movimiento y la constante elástica del muelle.1 pt
b
Calcule la posición, la velocidad y la aceleración de la masa en el instante t=3 st = 3\,\text{s}, teniendo en cuenta que cuando t=0 st = 0\,\text{s} la masa tiene la energía cinética máxima y se mueve según el sentido positivo del eje xx.1,5 pts
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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}
  • MTierra=5,98⋅1024 kgM_{\text{Tierra}} = 5{,}98 \cdot 10^{24}\,\text{kg}
  • RTierra=6,37⋅106 mR_{\text{Tierra}} = 6{,}37 \cdot 10^6\,\text{m}
a
Explique el concepto de campo gravitatorio.0,5 pts
b
Un satélite de masa 350 kg350\,\text{kg} describe órbitas circulares alrededor de la Tierra a una altura de 630 km630\,\text{km} sobre la superficie. ¿Cuánto vale la aceleración centrípeta del satélite? ¿Cuál es su período orbital?1 pt
c
¿Cuánto vale la intensidad del campo gravitatorio creado por la Tierra a esta altura? ¿Cuál es la energía mecánica del satélite?1 pt
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Ejercicio 3

3
2,5 puntos
Datos
  • k=1/(4πε0)=9,0⋅109 N⋅m2⋅C−2k = 1 / (4 \pi \varepsilon_0) = 9{,}0 \cdot 10^9\,\text{N} \cdot \text{m}^2 \cdot \text{C}^{-2}
a
Escriba y comente la Ley de Coulomb.1 pt
b
Las cargas qA=−2⋅10−6 Cq_A = -2 \cdot 10^{-6}\,\text{C}, qB=−4⋅10−6 Cq_B = -4 \cdot 10^{-6}\,\text{C} y qC=−8⋅10−6 Cq_C = -8 \cdot 10^{-6}\,\text{C} están situadas sobre una recta. La carga qAq_A está situada a 1 m1\,\text{m} de la carga qBq_B y la carga qCq_C se encuentra entre las cargas qAq_A y qBq_B. Si la fuerza eléctrica total sobre la carga qCq_C debida a las otras dos cargas es 00, calcule la distancia entre qCq_C y qAq_A.0,75 pts
c
Calcule el trabajo que se debe realizar para trasladar la carga qCq_C desde la posición en la que se encuentra hasta un punto equidistante de qAq_A y qBq_B. Interprete el signo del resultado.0,75 pts
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Ejercicio 4

4
2,5 puntos
Datos
  • c=3,00⋅108 m/sc = 3{,}00 \cdot 10^8\,\text{m/s}
  • h=6,63⋅10−34 J⋅sh = 6{,}63 \cdot 10^{-34}\,\text{J} \cdot \text{s}
  • 1 eV=1,602⋅10−19 J1\,\text{eV} = 1{,}602 \cdot 10^{-19}\,\text{J}
a
Explique en qué consiste el efecto fotoeléctrico. ¿Qué es la frecuencia umbral?1 pt
b
Iluminamos una muestra con radiación de longitud de onda λ=23,7⋅10−9 m\lambda = 23{,}7 \cdot 10^{-9}\,\text{m}. Los fotoelectrones analizados tienen una energía cinética máxima de 47,7 eV47{,}7\,\text{eV}. Calcule la función de trabajo (o trabajo de extracción) del material analizado en J y en eV.0,75 pts
c
Determine la frecuencia umbral para este material. ¿Cómo cambiaría esta frecuencia umbral si se duplicase la intensidad del haz de radiación UV?0,75 pts
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Ejercicio 1

1
2 puntos
Considere un tubo de órgano lleno de aire, abierto por sus dos extremos en el que se generan ondas estacionarias.
Datos
  • vsonido=340 m/sv_{\text{sonido}} = 340\,\text{m/s}
a
Se comprueba que en su tercer armónico el aire vibra con una frecuencia de 510 Hz510\,\text{Hz}. ¿Cuál es la longitud del tubo? Dibuje el perfil de la onda estacionaria, indicando la posición de nodos y vientres.1 pt
b
Si la nota se toca con una potencia P=10 WP = 10\,\text{W} y produce a una distancia de 1 m1\,\text{m} una intensidad sonora determinada. ¿En cuántos decibelios aumenta esta intensidad sonora a la misma distancia si se toca la nota con una potencia 2P2P?1 pt
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Ejercicio 2

2
3 puntos
Júpiter es el objeto más másico del sistema solar después del Sol. Su órbita alrededor del Sol se puede considerar circular, con un periodo de 11,8611{,}86 años.
Datos
  • masa de Júpiter MJuˊpiter=1,9⋅1027 kgM_{\text{Júpiter}} = 1{,}9 \cdot 10^{27}\,\text{kg}
  • masa del Sol MSol=2,0⋅1030 kgM_{\text{Sol}} = 2{,}0 \cdot 10^{30}\,\text{kg}
  • G=6,67⋅10−11 N⋅m2/kg2G = 6{,}67 \cdot 10^{-11}\,\text{N} \cdot \text{m}^2 / \text{kg}^2
a
Enuncie y explique la ley de gravitación universal.1 pt
b
Determinar la distancia de Júpiter al Sol y la velocidad de Júpiter en su órbita alrededor del Sol.1 pt
c
Determinar la energía cinética y potencial de Júpiter.1 pt
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Ejercicio 3

3
2,5 puntos
Considere una varilla conductora que desliza en contacto eléctrico con un marco, de material conductor, en forma de U. Los lados paralelos del marco conductor están separados una distancia d=2 md = 2\,\text{m}. La varilla describe un movimiento vibratorio armónico simple alrededor de la posición de equilibrio x0=1 mx_0 = 1\,\text{m}, según la ecuación del movimiento siguiente (todas las magnitudes están expresadas en el sistema internacional): x(t)=x0−0,3cos⁡(32πt)x(t) = x_0 - 0{,}3 \cos(32\pi t). Todo el conjunto se encuentra en el interior de un campo magnético uniforme, perpendicular al plano del marco y en el sentido de entrada al plano del papel, de módulo B=0,5 TB = 0{,}5\,\text{T}.
Esquema de una varilla conductora deslizándose sobre un marco en forma de U en un campo magnético uniforme entrante, con distancia d entre raíles.
a
¿Cuál es el flujo del campo magnético a través de la superficie comprendida entre la varilla y la parte cerrada del marco en el instante t=0t = 0?1 pt
b
Escriba una ecuación que exprese la variación del flujo en función del tiempo.1 pt
c
Determine el valor máximo que alcanza la fuerza electromotriz inducida.0,5 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
Determine la posición y tamaño de la imagen de un objeto de 1 cm1\,\text{cm} de altura cuando se coloca a 1 m1\,\text{m} de una lente de potencia −2-2 dioptrías. Compruebe gráficamente sus resultados mediante un trazado de rayos.1,5 pts
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