Física · Aragón 2011

Un satélite artificial describe una órbita elíptica con el centro de la Tierra en uno de sus focos. ¿Se conserva la energía cinética del satélite? ¿Y su momento angular respecto del centro de la Tierra? Justifique las respuestas.

La Tierra y Marte describen órbitas en torno al Sol, siendo el radio medio de la órbita de Marte $1{,}52$ veces mayor que el radio orbital de la Tierra. Suponiendo válida la aproximación de órbitas circulares, calcule la duración del año ‘marciano’. Determine el cociente entre los momentos angulares, con respecto al centro del Sol, de la Tierra y de Marte.

Determine la frecuencia $\omega$ y el periodo $T$ de la oscilación. Escriba la ecuación del movimiento armónico de la bolita.

Represente gráficamente la velocidad de $m$ en función del tiempo.

Calcule la energía mecánica de $m$.

Explique, e ilustre con un ejemplo, el fenómeno de las ondas estacionarias. Escriba la ecuación de una onda estacionaria y explique el significado de cada uno de sus parámetros.

Una cuerda tensa, fija por su dos extremos y de longitud $L = 65\,\text{cm}$, oscila transversalmente con una frecuencia $f = 220\,\text{Hz}$, teniendo la onda estacionaria un único vientre.

Explique el concepto de campo gravitatorio creado por una o varias partículas.

La aceleración de la gravedad en la superficie de un planeta esférico de radio $R = 3200\,\text{km}$ es $g_0 = 6{,}2\,\text{m} \cdot \text{s}^{-2}$. Determine la velocidad de escape desde la superficie del planeta. ¿A qué altura $h$ sobre la superficie del planeta deberá orbitar un satélite que describa una órbita circular en 24 horas?

El campo electrostático $\vec{E}$ (módulo, dirección y sentido) en el punto A (cuarto vértice del cuadrado).

El potencial electrostático $V$ en el punto A y el trabajo necesario para desplazar una carga $q_4 = 20\,\text{nC}$ desde el centro del cuadrado hasta dicho punto A.

Enuncie y explique las leyes de Faraday y Lenz.

El eje de una bobina de $N = 50$ espiras circulares de radio $R = 5\,\text{cm}$ es paralelo a un campo magnético uniforme de módulo $|\vec{B}| = 0{,}2\,\text{T}$. Determine la fuerza electromotriz (fem) inducida entre los extremos de la bobina, cuando durante un intervalo de tiempo $\Delta t = 10\,\text{ms}$ y de forma lineal se duplica el campo magnético. ¿Cuánto valdrá dicha fem si en el mismo intervalo $\Delta t$ invertimos el sentido del campo?

¿Qué es el espectro atómico de un elemento químico? Justifique por qué dicho espectro está formado por líneas discretas para elementos químicos en estado gaseoso.

Un láser de argón emite un haz de luz verde monocromática de longitud de onda en el vacío $\lambda_0 = 514{,}5\,\text{nm}$. Determine la frecuencia de dicha radiación y la energía de cada fotón del haz de luz.

Enuncie e ilustre detalladamente las leyes que rigen los fenómenos de reflexión y refracción de un haz de luz.

Un haz de luz de frecuencia $f = 5 \cdot 10^{14}\,\text{s}^{-1}$ incide sobre un vidrio de índice de refracción $n = 1{,}52$ y anchura $d$. Si el ángulo que forma el haz incidente con la normal en el aire $(n_{\text{aire}} = 1{,}00)$ es de 30º, determine: