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la cuevadel empollón
FísicaBalearesPAU 2024Extraordinaria

Física · Baleares 2024

9 ejercicios

Datos generales del examen

  • G=6,674⋅10−11 N m2 kg−2G = 6{,}674 \cdot 10^{-11}\,\text{N m}^2\,\text{kg}^{-2}
  • K=9⋅109 N m2 C−2K = 9 \cdot 10^9\,\text{N m}^2\,\text{C}^{-2}
  • μ0=4π⋅10−7 N A−2\mu_0 = 4\pi \cdot 10^{-7}\,\text{N A}^{-2}
  • e=−1,6⋅10−19 Ce = -1{,}6 \cdot 10^{-19}\,\text{C}
  • me=9,1⋅10−31 kgm_e = 9{,}1 \cdot 10^{-31}\,\text{kg}
  • MT=5,9736⋅1024 kgM_T = 5{,}9736 \cdot 10^{24}\,\text{kg}
  • RT=6370 kmR_T = 6370\,\text{km}
  • 1 ua=149597871 km1\,\text{ua} = 149597871\,\text{km}
  • h=6,626⋅10−34 J sh = 6{,}626 \cdot 10^{-34}\,\text{J s}

Ejercicio 1

1
2 puntos
a)0,5 pts
Calculad la masa de nuestra luna usando los datos de la figura.
Diagrama de la Luna con diámetro de 3476 km y gravedad superficial g = 1,625 m/s²
Diagrama de la Luna con diámetro de 3476 km y gravedad superficial g = 1,625 m/s²
b)1,5 pts
Una sonda se dirige en línea recta hacia el centro de una luna sin atmósfera, del mismo tamaño que nuestra luna, pero de 5,0⋅1022 kg5{,}0 \cdot 10^{22}\,\text{kg} de masa. La sonda se mueve a 7,9 km/s7{,}9\,\text{km/s} cuando se encuentra a 8700 km8700\,\text{km} de la superficie de esta luna. Calculad la velocidad de la sonda cuando impacte sobre la superficie.
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Ejercicio 2

2
2 puntos
a)0,5 pts
Enunciad la segunda ley de Kepler referida al sistema solar.
b)0,5 pts
Las leyes de Kepler se pueden aplicar a las lunas de un planeta muy grande, como Júpiter. La luna más cercana a Júpiter es Metis, y la más cercana de las descubiertas por Galileo es Io. Las órbitas de estas dos lunas son casi circulares. Júpiter y los radios de las órbitas están dibujados a escala en la figura. Determinad el periodo orbital en horas de Metis, usando la tercera ley de Kepler y el periodo orbital de Io, que es de 1 día y 18,5 horas.
Escala de órbitas de Júpiter (1,90 x 10^27 kg), Metis (128 000 km) e Io (421 800 km)
Escala de órbitas de Júpiter (1,90 x 10^27 kg), Metis (128 000 km) e Io (421 800 km)
c)1 pts
Calculad la velocidad orbital vov_o de Io alrededor de Júpiter y determinad si esta luna podría escapar de la atracción del planeta alejándose radialmente con una velocidad vov_o desde una distancia igual al radio orbital.
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Ejercicio 3

3
2 puntos
Rectángulo de 32 cm x 24 cm con cargas de -8 nC y 8 nC en los vértices inferiores y puntos B, D, P marcados
Rectángulo de 32 cm x 24 cm con cargas de -8 nC y 8 nC en los vértices inferiores y puntos B, D, P marcados
a)0,6 pts
Dibujad el rectángulo, los vectores que representan cualitativamente los campos eléctricos en el punto P debido a cada carga por separado, y la suma gráfica de los vectores. Indicad el número de la flecha que representa el campo total.
b)0,8 pts
Calculad el módulo del campo eléctrico en el punto B debido a las dos cargas.
c)0,6 pts
Calculad la diferencia de potencial eléctrico V(B)−V(D)V(B) - V(D) debido a las dos cargas. El punto D está en el centro del rectángulo.
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Ejercicio 4

4
2 puntos
Tres hilos conductores paralelos infinitos y una espira circular están colocados como muestra la figura. Los hilos que conectan la espira por debajo tienen un efecto despreciable sobre el campo magnético en el punto C. Calculad:
Configuración de tres hilos (18 A, 8 A, I3) y una espira circular de radio 3 mm centrada en C
Configuración de tres hilos (18 A, 8 A, I3) y una espira circular de radio 3 mm centrada en C
a)1,5 pts
El valor de la intensidad de la corriente eléctrica I3I_3 para que el campo magnético en el punto C debido a los tres hilos rectos salga del plano y valga 0,8 mT0{,}8\,\text{mT}. Indicad si la corriente I3I_3 va hacia arriba o hacia abajo.
b)0,5 pts
El sentido (horario o antihorario) y la intensidad de la corriente que debe pasar por la espira circular para anular el campo magnético de los tres hilos rectos.
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Ejercicio 5

5
2 puntos
Tres partículas de 2 μg2\,\mu\text{g}, identificadas como a, b y c, siguen las trayectorias representadas en la figura, dentro de un campo magnético uniforme B de 15 T15\,\text{T}. Las tres partículas pasan por un punto P con la misma velocidad, v0=3 km/sv_0 = 3\,\text{km/s}.
Trayectorias de tres partículas a, b y c en un campo magnético uniforme B (entrante)
Trayectorias de tres partículas a, b y c en un campo magnético uniforme B (entrante)
a)0,5 pts
Calculad el valor absoluto de la carga eléctrica de la partícula a si su trayectoria tiene 64 cm64\,\text{cm} de radio.
b)0,5 pts
Determinad qué partícula tiene la carga eléctrica más grande en valor absoluto.
c)0,4 pts
Determinad el signo de la carga eléctrica de cada partícula.
d)0,6 pts
Calculad el número de vueltas que la partícula c completa durante 60 ms60\,\text{ms} dentro del campo magnético uniforme si su carga es de 0,5 μC0{,}5\,\mu\text{C} en valor absoluto.
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Ejercicio 6

6
2 puntos
a)1,5 pts
La imagen muestra las dimensiones de un cuadro que se fotografía desde 4,2 m4{,}2\,\text{m} de distancia con una cámara con una lente objetivo de +120 mm+120\,\text{mm} de distancia focal. Calculad el área de la imagen del cuadro captada por la cámara. Indicad el criterio de signos.
Cuadro con dimensiones de 62 cm de alto y 49 cm de ancho
Cuadro con dimensiones de 62 cm de alto y 49 cm de ancho
b)0,5 pts
Se miran los detalles del cuadro con una lupa. ¿Qué tipo de lente es una lupa? ¿Dónde se debe poner el objeto que se mira con la lupa?
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Ejercicio 7

7
2 puntos
a)1 pts
La figura representa una lente delgada de −350 mm-350\,\text{mm} de distancia focal y un objeto que está a 250 mm250\,\text{mm}. Copiad la lente y el objeto en la hoja de respuesta con el mismo tamaño que indica la regla. Dibujad los tres rayos principales para determinar la imagen del objeto con línea continua, y las líneas de referencia con línea discontinua.
Diagrama de lente divergente con objeto a 250 mm y focales a 350 mm sobre una regla
Diagrama de lente divergente con objeto a 250 mm y focales a 350 mm sobre una regla
b)1 pts
Repetid el ejercicio anterior para una lente convergente de +350 mm+350\,\text{mm} de distancia focal con el objeto a 150 mm150\,\text{mm} de la lente.
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Ejercicio 8

8
2 puntos
Las ecuaciones de unas ondas mecánicas transversales con yy expresado en cm, xx en metros, y tt en segundos, son: γ1(x,t)=8sen⁡(4,2x−1,8t+π/4)\gamma_1(x, t) = 8 \sen(4{,}2x - 1{,}8t + \pi/4) γ2(x,t)=16cos⁡(0,7x−ω2t)\gamma_2(x, t) = 16 \cos(0{,}7x - \omega_2t) Calculad:
a)0,4 pts
La longitud de onda y el periodo de la primera onda.
b)0,5 pts
El valor de ω2\omega_2 para que las dos ondas se propaguen a la misma velocidad.
c)0,5 pts
El valor de ω2\omega_2 para que la velocidad máxima de oscilación vertical de las partículas en las dos ondas sea la misma.
d)0,6 pts
Las tres primeras posiciones con xx positiva donde la perturbación de la primera onda es máxima y positiva a t=0t = 0.
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Ejercicio 9

9
2 puntos
La velocidad máxima de los electrones emitidos por una placa de un material puro es de 467 km/s467\,\text{km/s} cuando se ilumina con luz monocromática de 295 nm295\,\text{nm}.
NombreUnidades
Coulomb (C)A s
Joule (J)N m
Newton (N)kg m s-2
Tesla (T)kg s-2 A-1
Volt (V)J A-1 s-1
Weber (Wb)T m2
ElementoW (eV)
Cesio1.94
Rubidio2.13
Sodio2.28
Silicio3.59
Aluminio4.08
Cobre4.70
Plata4.73
Oro5.10
a)0,8 pts
Calculad el trabajo de extracción (o función de trabajo) en eV del material de la placa.
b)0,6 pts
Calculad la frecuencia umbral de este elemento y escribid si la emisión de electrones por efecto fotoeléctrico se producirá con luz monocromática de frecuencias más altas o más bajas que la umbral.
c)0,6 pts
Determinad si habrá emisión fotoeléctrica con luz de cada una de estas longitudes de onda: 330 nm330\,\text{nm}, 340 nm340\,\text{nm}, 350 nm350\,\text{nm} y 360 nm360\,\text{nm}.
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