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la cuevadel empollón
FísicaCastilla y LeónPAU 2012Extraordinaria

Física · Castilla y León 2012

5 ejercicios90 min de duración

Instrucciones

Tiempo
1 hora y 30 minutos
Datos
  • g0=9,80 m s−2g_0 = 9{,}80\,\text{m s}^{-2}
  • G=6,67⋅10−11 N m2 kg−2G = 6{,}67 \cdot 10^{-11}\,\text{N m}^2\,\text{kg}^{-2}
  • RT=6,37⋅106 mR_T = 6{,}37 \cdot 10^6\,\text{m}
  • MT=5,98⋅1024 kgM_T = 5{,}98 \cdot 10^{24}\,\text{kg}
  • K0=1/(4πϵ0)=9,00⋅109 N m2 C−2K_0 = 1/(4 \pi \epsilon_0) = 9{,}00 \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=1,60⋅10−19 Ce = 1{,}60 \cdot 10^{-19}\,\text{C}
  • me=9,11⋅10−31 kgm_e = 9{,}11 \cdot 10^{-31}\,\text{kg}
  • mp=1,67⋅10−27 kgm_p = 1{,}67 \cdot 10^{-27}\,\text{kg}
  • c0=3,00⋅108 m s−1c_0 = 3{,}00 \cdot 10^8\,\text{m s}^{-1}
  • h=6,63⋅10−34 J sh = 6{,}63 \cdot 10^{-34}\,\text{J s}
  • 1 u=1,66⋅10−27 kg1\,\text{u} = 1{,}66 \cdot 10^{-27}\,\text{kg}
  • 1 eV=1,60⋅10−19 J1\,\text{eV} = 1{,}60 \cdot 10^{-19}\,\text{J}
OPTATIVIDAD: EL ALUMNO DEBERÁ ELEGIR OBLIGATORIAMENTE UNA DE LAS DOS OPCIONES QUE SE PROPONEN (A o B) Y DESARROLLAR LOS 5 EJERCICIOS DE LA MISMA. CRITERIOS GENERALES DE EVALUACIÓN:  Todos los ejercicios se puntuarán de la misma manera: sobre un máximo de 2 puntos. La calificación final se obtendrá sumando las notas de los 5 ejercicios de la opción escogida.  Las fórmulas empleadas en la resolución de los ejercicios deberán ir acompañadas de los razonamientos oportunos y los resultados numéricos obtenidos para las distintas magnitudes físicas deberán escribirse con las unidades adecuadas. En la última página dispone de una tabla de constantes físicas, donde podrá encontrar (en su caso) los valores que necesite.
Elige una opción

Ejercicio 1

1
2 puntos
La lanzadera espacial Columbia giraba en una órbita circular a 250 km250\,\text{km} de altura sobre la superficie terrestre. Para reparar el telescopio espacial Hubble, se desplazó hasta una nueva órbita circular situada a 610 km610\,\text{km} de altura sobre la Tierra. Sabiendo que la masa del Columbia era 75000 kg75000\,\text{kg}, calcule:
a
El periodo y la velocidad orbital iniciales de la lanzadera Columbia.1 pt
b
La energía necesaria para situarla en la órbita donde está el Hubble.1 pt
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Ejercicio 2

2
2 puntos
a
¿Qué diferencias existen entre movimiento periódico, movimiento oscilatorio, movimiento vibratorio armónico simple y movimiento ondulatorio?1 pt
b
Explique los siguientes conceptos asociados a una onda: atenuación por distancia al foco y absorción.1 pt
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Ejercicio 3

3
2 puntos
Considere el dispositivo óptico esquematizado en la figura, formado por dos prismas idénticos de índice de refracción 1,651{,}65, con bases biseladas a 45∘45^\circ y ligeramente separados. Se hace incidir un rayo láser perpendicularmente a la cara A del dispositivo. Razone si existirá luz emergente por la cara B, en los siguientes casos:
Datos
  • Nota: realice en ambos apartados el correspondiente diagrama de la marcha de rayos
Esquema de dos prismas con bases a 45 grados y un rayo láser incidente perpendicular a la cara A.
a
El espacio separador entre los prismas es aire (n=1n = 1).1 pt
b
El espacio separador entre los prismas es agua (n=1,33n = 1{,}33).1 pt
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Ejercicio 4

4
2 puntos
Tres cargas iguales, de 2 μC2\,\mu\text{C} cada una, están situadas en los vértices de un triángulo rectángulo cuyos catetos miden 6 cm6\,\text{cm} y 8 cm8\,\text{cm}.
a
Calcule el módulo de la fuerza que, sobre la carga situada en el vértice del ángulo recto, ejercen las otras dos cargas. Realice un diagrama ilustrativo.1 pt
b
Determine el trabajo para transportar la carga situada en el vértice del ángulo recto desde su posición hasta el punto medio del segmento que une las otras dos.1 pt
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Ejercicio 5

5
2 puntos
a
Ordene las partículas elementales (electrón, protón, neutrón, neutrino y sus antipartículas) por el valor de su carga. Realice una nueva ordenación en función del valor de su masa.1 pt
b
Defina la energía de enlace por nucleón y relacione este concepto con la estabilidad del núcleo atómico.1 pt
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Ejercicio 1

1
2 puntos
Galileo observó por primera vez las lunas de Júpiter en 1610. Encontró que Io, el satélite más cercano a Júpiter que pudo observar en su época, poseía un periodo orbital de 1,81{,}8 días y el radio de su órbita era, aproximadamente, 3 veces el diámetro de Júpiter. Asimismo, encontró que el periodo orbital de Calisto (la cuarta luna más alejada de Júpiter) era de 16,716{,}7 días. Con esos datos, suponiendo órbitas circulares y usando que el radio de Júpiter es 7,15⋅107 m7{,}15 \cdot 10^7\,\text{m}, calcule:
a
La masa de Júpiter.1 pt
b
El radio de la órbita de Calisto.1 pt
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Ejercicio 2

2
2 puntos
Una partícula realiza un movimiento vibratorio armónico simple a lo largo de un segmento de 8 cm8\,\text{cm} de longitud y tarda en recorrerlo 0,05 s0{,}05\,\text{s}. Si en el instante inicial su elongación es máxima, determine:
a
La ecuación de la elongación del movimiento en función del tiempo.1 pt
b
La posición en el instante t=1,85 st = 1{,}85\,\text{s} y la diferencia de fase con el instante inicial.1 pt
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Ejercicio 3

3
2 puntos
a
Explique brevemente un fenómeno físico o experimento que ponga de manifiesto la naturaleza ondulatoria de la luz.1 pt
b
Explique brevemente un fenómeno físico o experimento que ponga de manifiesto la naturaleza corpuscular de la luz.1 pt
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Ejercicio 4

4
2 puntos
Un protón, un electrón y un neutrón se desplazan con una velocidad v⃗=105i⃗ m⋅s−1\vec{v} = 10^5 \vec{i}\,\text{m} \cdot \text{s}^{-1}. Los tres acceden por el mismo punto a una zona en la que existe un campo magnético uniforme B⃗=0,25k⃗ T\vec{B} = 0{,}25 \vec{k}\,\text{T}.
a
Calcule la fuerza que cada una de las tres partículas experimenta en dicha zona.0,9 pts
b
Determine los radios de curvatura de sus trayectorias y realice un esquema ilustrativo identificando la trayectoria de cada partícula.1,1 pts
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Ejercicio 5

5
2 puntos
a
Enuncie la hipótesis de De Broglie.1 pt
b
Considere las longitudes de onda asociadas de un electrón y de una pelota de golf. ¿Cuál es menor si ambos tienen la misma velocidad? ¿Y si tienen la misma energía cinética? Razone sus respuestas.1 pt
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