Física · Castilla-La Mancha 2012

En el laboratorio de física tenemos un carrito de masa $m = 200\,\text{gramos}$ unido a un muelle horizontal según se muestra en la figura. Un estudiante desplaza el carrito hacia la derecha de modo que el muelle se estira $20\,\text{cm}$, y después lo suelta dejándolo oscilar libremente (suponemos que el muelle es un medio elástico ideal y que los rozamientos son despreciables). Se pide:

Una misión cuyo objetivo es la exploración de Marte pretende colocar un vehículo de $490\,\text{kg}$ en una órbita circular de $3500\,\text{km}$ de radio alrededor de ese planeta. Determinar:

Tres cargas eléctricas puntuales de $+5 \cdot 10^{-6}\,\text{C}$, situadas en el vacío, están fijadas en los puntos de coordenadas $A(0, 0)$, $B(4, 0)$ y $C(0, 3)$. Todas las coordenadas están expresadas en metros.

Una espira conductora de forma cuadrada y lado $a = 16\,\text{cm}$ está colocada sobre el plano $XY$ en una zona donde hay un campo magnético orientado según se indica en la figura. El módulo del campo cambia según $B = 0{,}01 \cdot (0{,}5t^2 + 2t + 1)$, donde $t$ es el tiempo expresado en segundos, y el campo $B$ se mide en tesla.

¿Aumenta o disminuye la energía potencial gravitatoria cuando nos movemos desde un punto situado a gran altura en dirección hacia la superficie de la Tierra? Razónelo.

Las líneas de fuerza de un campo eléctrico, ¿pueden cortarse entre sí? Si una partícula cargada se pudiese mover libremente dentro del campo eléctrico, ¿marcharía a lo largo de una línea de fuerza del campo? ¿Influye en algo que la carga sea positiva o negativa?

Una partícula cargada positivamente que viaja en la dirección del eje $Y$ entra en una zona donde hay un campo magnético uniforme orientado paralelamente al eje $X$ tal y como se muestra en la figura. En la misma región hay también un campo eléctrico uniforme en una dirección que tenemos que determinar. Se observa que la trayectoria de la partícula no se altera y que continúa su trayectoria rectilínea dentro del campo magnético. Explicar razonadamente cuál es la dirección y el sentido del campo eléctrico.

Un altavoz emite una potencia de $40\,\text{W}$. Si un oyente inicialmente situado a $1\,\text{m}$ del mismo se aleja hasta $4\,\text{m}$, ¿cómo variará la intensidad de la onda sonora que percibe? Suponga que la potencia emitida se distribuye por igual en todas direcciones.

Una superficie metálica emite electrones cuando se ilumina con luz verde, pero no con luz amarilla, ¿qué ocurrirá si la iluminación se hace con luz azul? ¿Y con roja? ¿Por qué? Indicación: el orden de los colores del arco iris es violeta/azul/verde/amarillo/anaranjado/rojo.

Los brotes de rayos gamma son destellos de muy alta energía cuyo origen se atribuye a la formación de un agujero negro por colapso gravitatorio de una estrella de gran masa. Los fotones de uno de estos brotes detectados en la Tierra tienen una longitud de onda $198{,}78 \cdot 10^{-14}\,\text{m}$. Determinar su energía y compararla con la energía de un láser de luz visible cuya frecuencia es $60{,}36 \cdot 10^{13}\,\text{Hz}$.

El esquema de la figura representa un montaje utilizado en el laboratorio para una práctica de óptica. Un rayo luminoso incide desde el aire con ángulo $\theta_1$ sobre la cara superior de una lámina de vidrio de índice de refracción $n$, y parte de la luz se refleja en la superficie formando un ángulo $\theta_2$, mientras que otra parte se refracta formando un ángulo $\theta_3$. Conteste a las siguientes preguntas:

En un laboratorio de Física instalado en la Luna se dispone de tres péndulos simples. Para cada uno de ellos se mide el tiempo que invierte en realizar 5 oscilaciones completas. Los datos están listados en la tabla. Explicar cómo puede calcularse la aceleración de la gravedad en la Luna y determinar su valor a partir de estos datos.