Física · Aragón 2010

Explica los fenómenos de reflexión y de refracción de una onda y enuncia las leyes que los rigen. ¿Cuándo se produce el fenómeno de la reflexión total?

Un rayo de luz monocromática, de frecuencia $f = 5{,}0 \cdot 10^{14}\,\text{Hz}$, atraviesa un vidrio con una velocidad $v = 1{,}8 \cdot 10^8\,\text{m/s}$, e incide sobre la superficie de separación vidrio-aire con un ángulo $\alpha_1 = 30^\circ$. El rayo refractado emerge formando un ángulo $\alpha_2 = 56^\circ$ con la normal a la superficie de separación. Determina el ángulo límite y la longitud de onda en ambos medios.

Escribe una expresión matemática de la onda indicando el valor numérico de todos los parámetros (en el instante inicial el punto $x = 0$, posición del oscilador, tiene elongación nula).

Determina la velocidad de propagación de la onda y la velocidad máxima de oscilación de un punto cualquiera de la cuerda.

Enuncia la Ley de Gravitación Universal. Justifica que dicha fuerza es conservativa.

Supongamos que por un proceso de dilatación el radio de la Tierra alcanza un valor $1{,}05$ veces el radio actual $R_T$, $(R = 1{,}05 R_T)$. Durante este proceso la Tierra mantiene la misma masa $M_T$ y su forma aproximadamente esférica. Determina, en estas condiciones, la aceleración de la gravedad $g'$ en la superficie terrestre y la velocidad de escape $v'$ desde dicha superficie.

Define el momento angular de una partícula. Justifica su teorema de conservación.

Un satélite de masa $m = 200\,\text{kg}$ describe una órbita circular geoestacionaria alrededor de la Tierra. Determina la velocidad orbital del satélite y el módulo de su momento angular respecto del centro de la Tierra.

Enuncia y explica las leyes de Faraday y Lenz sobre inducción electromagnética.

Se tiene una espira rectangular de lados $a = 0{,}1\,\text{m}$ y $b = 0{,}2\,\text{m}$ en el plano $XY$. Sobre dicho plano aplicamos un campo magnético uniforme $\vec{B}$, que forma un ángulo de $60^\circ$ con el semieje positivo del eje $Z$ y que disminuye exponencialmente con el tiempo, $|\vec{B}(t)| = 4 e^{-2t}\,\text{T}$. Calcula la fuerza electromotriz inducida en la espira en el instante $t = 0{,}5\,\text{s}$. Indica razonando la respuesta, y mediante un dibujo, el sentido de la corriente inducida en la espira.

Explica el concepto de campo electrostático creado por una o varias cargas eléctricas puntuales.

Tres cargas eléctricas puntuales, de valores $q_1 = 10\,\text{nC}$, $q_2 = 10\,\text{nC}$ y $q_3 = -20\,\text{nC}$, están fijas en el espacio separadas una distancia $d = 10\,\text{cm}$ del origen de coordenadas y distribuidas como se indica en la figura.

Determina el tamaño de la imagen y la potencia de la lente.

Comprueba los resultados mediante el trazado de rayos.

Un haz luminoso que incide sobre la superficie de un metal provoca que éste emita electrones por efecto fotoeléctrico. Explica brevemente como se modifica el número y la energía cinética de los electrones emitidos si aumentamos la intensidad del haz incidente. ¿Y si disminuimos la frecuencia de la luz incidente?

Un haz láser de argón, de longitud de onda $\lambda = 514\,\text{nm}$ y potencia $P = 2\,\text{W}$, incide sobre una superficie de cesio. Determina la energía cinética máxima de los electrones emitidos así como la frecuencia umbral $f_u$ para el cesio.