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la cuevadel empollón
FísicaAsturiasPAU 2012ExtraordinariaVariante 1

Física · Asturias 2012

8 ejercicios

Ejercicio 1 · Opción A

1Opción A
2,5 puntos
Una partícula de carga eléctrica 20 nC20\,\text{nC} y masa 1,2×10−12 kg1{,}2 \times 10^{-12}\,\text{kg} está situada inicialmente en el origen de coordenadas. Se activa un campo eléctrico en sentido positivo de Ox de intensidad 100 N/C100\,\text{N/C}. Al cabo de 2,02{,}0 segundos se suprime el campo eléctrico.
a
Determine la velocidad que adquiere la partícula.1,5 pts
b
Justo en ese instante se activa un campo magnético de sentido positivo de Oy e intensidad 0,80 T0{,}80\,\text{T}. Determine el módulo, dirección y sentido de la fuerza que el campo magnético ejerce sobre la carga.1 pt
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Ejercicio 1 · Opción B

1Opción B
2,5 puntos
Una partícula de masa 10 kg10\,\text{kg} cae desde una altura de 6,0 m6{,}0\,\text{m} sobre un muelle de constante elástica 20000 N/m20000\,\text{N/m} dispuesto verticalmente sin deformar en el suelo. Determine:
Datos
  • permeabilidad magnética del vacío 1,26×10−6 N A−21{,}26 \times 10^{-6}\,\text{N A}^{-2}
  • aceleración de la gravedad en la superficie terrestre 9,80 m s−29{,}80\,\text{m s}^{-2}
a
la velocidad con que la partícula llega al nivel del suelo antes de impactar con el muelle;
b
cuánto se deforma como máximo el muelle;
c
la fuerza que ejerce el muelle sobre la partícula cuanto está totalmente comprimido.
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Ejercicio 2 · Opción A

2Opción A
2,5 puntos
Una onda estacionaria en una cuerda de una guitarra de 70 cm70\,\text{cm} de longitud posee un armónico fundamental de frecuencia 300 Hz300\,\text{Hz}.
a
Dibuje el primer armónico.0,5 pts
b
¿Cuánto vale la longitud de onda del armónico fundamental?0,5 pts
c
¿Cuánto vale la velocidad de propagación?0,5 pts
d
Dibuje el tercer armónico.0,5 pts
e
¿Cuánto vale la longitud de onda del tercer armónico?0,5 pts
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Ejercicio 2 · Opción B

2Opción B
2,5 puntos
Dos conductores rectilíneos paralelos separados 24 cm24\,\text{cm} tienen una longitud de 6,5 m6{,}5\,\text{m}. Por el primero circula una corriente de 15 A15\,\text{A} y por el segundo de 20 A20\,\text{A}. Determine la fuerza (módulo, dirección y sentido) que se ejercen entre sí, cuando:
a
las corrientes son del mismo sentido,
b
cuando las corrientes son de sentido opuesto.
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Ejercicio 3 · Opción A

3Opción A
2,5 puntos
a
¿Qué significa desde el punto de vista energético la velocidad de escape de un campo gravitatorio?1 pt
b
Un cometa tiene una órbita hiperbólica. ¿Qué signo tiene su energía total? (Explíquese.)1,5 pts
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Ejercicio 3 · Opción B

3Opción B
2,5 puntos
a
Describa el fenómeno de difracción de las ondas (incluya algún esquema).1 pt
b
Un fotón tiene una energía de 5,5×10−20 J5{,}5 \times 10^{-20}\,\text{J}. Si se duplica su longitud de onda asociada en el vacío, ¿cuál es su nueva energía?1,5 pts
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Ejercicio 4 · Opción A

4Opción A
2,5 puntos
a
¿Por qué se dice que una onda armónica tiene una doble periodicidad en el espacio y en el tiempo?1 pt
b
En un experimento se utiliza un muelle vertical sujeto al techo. Del muelle se cuelgan sucesivamente masas diferentes y se pone a oscilar el sistema, obteniéndose los siguientes períodos de oscilación: Usando un método gráfico, determine la constante elástica del muelle.1,5 pts
M(kg)0,310,410,520,610,70
T(s)0,690,770,820,870,93
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Ejercicio 4 · Opción B

4Opción B
1,5 puntos
a
¿Por qué la luz procedente de galaxias lejanas está desplazada hacia el rojo? (explíquese).1 pt
b
Se quiere determinar la velocidad del sonido en el aire a 40∘C40^{\circ}\text{C} haciendo experiencias con un diapasón y un tubo largo T introducido parcialmente en agua y que se cierra por su parte superior con una tapa (véase la figura). La frecuencia usada es 800 Hz800\,\text{Hz}. Las longitudes de onda permitidas (armónicos) para un tubo cerrado por ambos extremos verifican la fórmula:λ=2Ln,n=1,2,3,…\lambda = \frac{2 L}{n}, \qquad n = 1, 2, 3, \dotsSe va variando la altura del tubo fuera del agua, obteniéndose resonancia (sonido más intenso) para L=663 mmL = 663\,\text{mm}. La siguiente resonancia se detecta a L′=884 mmL' = 884\,\text{mm}. Determine la longitud de onda, qué armónicos se dan (o sea el valor de nn de la fórmula anterior para cada caso), y dé una estimación de la velocidad del sonido en el aire a la temperatura de 40∘C40^{\circ}\text{C}.1,5 pts
Esquema del experimento de resonancia con un tubo sumergido en agua, un diapasón y una tapa.
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