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la cuevadel empollón
FísicaAragónPAU 2020Ordinaria

Física · Aragón 2020

8 ejercicios

Instrucciones

Elija cuatro de las ocho preguntas propuestas. En cada pregunta se señala la puntuación máxima.

Ejercicio 1

1
2,5 puntos
Una partícula realiza un movimiento armónico simple de 10 cm10\,\text{cm} de amplitud y tarda 2 s2\,\text{s} en efectuar una oscilación completa. Si en el instante t=0t = 0 se encuentra en el punto de velocidad cero y elongación positiva. Calcula:
Datos
  • Considera que los desplazamientos respecto a la posición de equilibrio son positivos cuando el muelle está estirado
a
Escribe la ecuación de la elongación de un movimiento vibratorio armónico simple y comenta el significado físico de las magnitudes que aparecen en dicha ecuación.1 pt
b
La expresión matemática que representa la elongación en función del tiempo.0,5 pts
c
La velocidad y la aceleración de oscilación en el instante t=0,5 st = 0{,}5\,\text{s}.1 pt
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Ejercicio 2

2
2,5 puntos
Datos
  • v=340 m/sv = 340\,\text{m/s}
a
Un tubo de longitud L=34 cmL = 34\,\text{cm} tiene uno de los extremos abierto a la atmósfera y el otro extremo cerrado. Calcula la menor frecuencia de excitación sonora para la que se formará una onda estacionaria en el interior del tubo.1,25 pts
b
¿Cuál sería su frecuencia si suponemos ahora que el tubo tiene sus dos extremos abiertos a la atmósfera?1,25 pts
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Ejercicio 3

3
2,5 puntos
Un satélite artificial de masa m=800 kgm = 800\,\text{kg} describe una órbita circular en torno a la Tierra, a una altura h=400 kmh = 400\,\text{km} sobre su superficie.
Datos
  • G=6,67⋅10−11 N m2 kg−2G = 6{,}67 \cdot 10^{-11}\,\text{N m}^2\,\text{kg}^{-2}
  • MTierra=5,97⋅1024 kgM_{\text{Tierra}} = 5{,}97 \cdot 10^{24}\,\text{kg}
  • RTierra=6371 kmR_{\text{Tierra}} = 6371\,\text{km}
a
Calcula el módulo del momento angular del satélite respecto al centro de la Tierra. Si la órbita está en el plano ecuatorial, ¿qué dirección tiene el vector momento angular L⃗\vec{L}? ¿Es L⃗\vec{L} un vector constante? ¿Por qué?1,5 pts
b
Determina la cantidad de energía que será necesario suministrarle para que pase a estar en una nueva órbita con una altura h=800 kmh = 800\,\text{km}.1 pt
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Ejercicio 4

4
2,5 puntos
Datos
  • G=6,67⋅10−11 N m2 kg−2G = 6{,}67 \cdot 10^{-11}\,\text{N m}^2\,\text{kg}^{-2}
  • MTierra=5,97⋅1024 kgM_{\text{Tierra}} = 5{,}97 \cdot 10^{24}\,\text{kg}
  • RTierra=6371 kmR_{\text{Tierra}} = 6371\,\text{km}
a
Explica el concepto de energía potencial gravitatoria. ¿Qué energía potencial gravitatoria tiene una partícula de masa mm situada a una distancia rr de otra de masa MM?1 pt
b
El nanosatélite Lume-1, desarrollado en la Universidad de Vigo, de masa m=2,1 kgm = 2{,}1\,\text{kg} describe una órbita en torno a la Tierra, a una altura h=481,44 kmh = 481{,}44\,\text{km} sobre su superficie. Si suponemos que la órbita es circular, calcula su velocidad y su periodo.1,5 pts
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Ejercicio 5

5
2,5 puntos
Datos
  • K=9⋅109 N m2 C−2K = 9 \cdot 10^9\,\text{N m}^2\,\text{C}^{-2}
  • 1 μC=1⋅10−6 C1\,\mu\text{C} = 1 \cdot 10^{-6}\,\text{C}
a
¿Qué potencial electrostático crea una carga puntual qq en cualquier punto de su entorno? Explica el significado físico del potencial.1 pt
b
Dos partículas puntuales de cargas q1=30 μCq_1 = 30\,\mu\text{C} y q2=−20 μCq_2 = -20\,\mu\text{C} están situadas respectivamente en los puntos de coordenadas (−2a,0)(-2a, 0) y (2a,0)(2a, 0) con a=10 cma = 10\,\text{cm}. Determina el vector campo electrostático (módulo, dirección y sentido) en el punto (0,0)(0, 0).0,75 pts
c
¿Qué trabajo realiza el campo para, en presencia de las cargas citadas, trasladar una carga puntual q=0,2 μCq = 0{,}2\,\mu\text{C} desde el punto (0,0)(0, 0) al punto (a,0)(a, 0)?0,75 pts
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Ejercicio 6

6
2,5 puntos
Disponemos de una bobina circular de N=200N = 200 espiras y radio R=0,2 mR = 0{,}2\,\text{m}. Atraviesa dicha bobina un campo magnético B=0,25 TB = 0{,}25\,\text{T} paralelo a su eje, tal como se muestra en la figura.
Esquema de la bobina de 200 espiras atravesada por un campo magnético paralelo a su eje.
a
Enuncia y explica las leyes de Faraday y Lenz sobre inducción electromagnética.1 pt
b
Calcula la fuerza electromotriz (fem) inducida en los extremos de la bobina, cuando durante un intervalo de tiempo Δt=100 ms\Delta t = 100\,\text{ms} y de forma lineal se duplica el campo magnético. Indica en el esquema de la figura el sentido de la corriente inducida y justifica tu respuesta.1 pt
c
¿Cuánto valdrá dicha fem si en el mismo intervalo Δt\Delta t invertimos el sentido del campo?0,5 pts
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Ejercicio 7

7
2,5 puntos
Datos
  • h=6,63⋅10−34 J sh = 6{,}63 \cdot 10^{-34}\,\text{J s}
  • e=1,60⋅10−19 Ce = 1{,}60 \cdot 10^{-19}\,\text{C}
  • 1 eV=1,60⋅10−19 J1\,\text{eV} = 1{,}60 \cdot 10^{-19}\,\text{J}
  • c=3,00⋅108 m/sc = 3{,}00 \cdot 10^8\,\text{m/s}
  • 1 nm=10−9 m1\,\text{nm} = 10^{-9}\,\text{m}
a
Explica en qué consiste el efecto fotoeléctrico. ¿Qué es la frecuencia umbral?1 pt
b
La energía de extracción de electrones (función de trabajo) del cobre es 4,7 eV4{,}7\,\text{eV}. Calcula la frecuencia umbral para el efecto fotoeléctrico en este metal. Si se ilumina con luz de 240 nm240\,\text{nm} de longitud de onda, ¿cuál será el potencial de frenado de los electrones arrancados?1,5 pts
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Ejercicio 8

8
2,5 puntos
Se desea proyectar sobre una pantalla la imagen de una diapositiva empleando una lente delgada convergente de focal f′=5 cmf' = 5\,\text{cm} de forma que la imagen se proyecte invertida y con un tamaño 30 veces mayor que el de la diapositiva.
a
Características de las lentes convergentes y divergentes. Mediante una interpretación gráfica indica en qué posición debe colocarse un objeto delante de una lente convergente para producir una imagen virtual.1 pt
b
Calcula las distancias diapositiva-lente y lente-pantalla.1 pt
c
Dibuja un trazado de rayos que explique gráficamente este proceso de formación de la imagen.0,5 pts
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