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la cuevadel empollón
FísicaMadridPAU 2010ExtraordinariaVariante 2

Física · Madrid 2010

10 ejercicios90 min de duración

Ejercicio 1 · A · Cuestión

1A · Cuestión
2 puntos
Cuestión
Una partícula que realiza un movimiento armónico simple de 10cm10\,\text{cm} de amplitud tarda 2s2\,\text{s} en efectuar una oscilación completa. Si en el instante t=0t=0 su velocidad era nula y la elongación positiva, determine:
a)1 pts
La expresión matemática que representa la elongación en función del tiempo.
b)1 pts
La velocidad y la aceleración de oscilación en el instante t=0,25st = 0{,}25\,\text{s}.

Ejercicio 1 · A · Problema

1A · Problema
2 puntos
Problema
Un satélite artificial de 100kg100\,\text{kg} se mueve en una órbita circular alrededor de la Tierra con una velocidad de 7,5km/s7{,}5\,\text{km/s}. Calcule:
a)0,5 pts
El radio de la órbita.
b)0,5 pts
La energía potencial del satélite.
c)0,5 pts
La energía mecánica del satélite.
d)0,5 pts
La energía que habría que suministrar a este satélite para que cambiara su órbita a otra con el doble de radio.

Ejercicio 1 · B · Cuestión

1B · Cuestión
2 puntos
Cuestión
Considerando que la órbita de la Luna alrededor de la Tierra es una órbita circular, deduzca:
a)1 pts
La relación entre la energía potencial gravitatoria y la energía cinética de la Luna en su órbita.
b)1 pts
La relación entre el periodo orbital y el radio de la órbita descrita por la Luna.

Ejercicio 1 · B · Problema

1B · Problema
2 puntos
Problema
En un instante determinado un electrón que se mueve con una velocidad v=(4104i)m/s\vec{v} = (4 \cdot 10^4 \vec{i})\,\text{m/s} penetra en una región en la que existe un campo magnético de valor B=(0,8j)T\vec{B} = (-0{,}8 \vec{j})\,\text{T}, siendo i\vec{i} y j\vec{j} los vectores unitarios en los sentidos positivos de los ejes X e Y respectivamente. Determine:
a)1 pts
El módulo, la dirección y el sentido de la aceleración adquirida por el electrón en ese instante, efectuando un esquema gráfico en la explicación.
b)1 pts
La energía cinética del electrón y el radio de la trayectoria que describiría el electrón al moverse en el campo, justificando la respuesta.

Ejercicio 2 · A · Cuestión

2A · Cuestión
2 puntos
Cuestión
Un espejo esférico cóncavo tiene un radio de curvatura RR. Realice el diagrama de rayos para construir la imagen de un objeto situado delante del espejo a una distancia igual a:
a)1 pts
El doble del radio de curvatura.
b)1 pts
Un cuarto del radio de curvatura.

Ejercicio 2 · A · Problema

2A · Problema
2 puntos
Problema
Tres hilos conductores infinitos y paralelos pasan por los vértices de un cuadrado de 50cm50\,\text{cm} de lado como se indica en la figura. Las tres corrientes I1I_1, I2I_2 e I3I_3 circulan hacia dentro del papel.
Esquema de tres hilos conductores en los vértices de un cuadrado de lado 50 cm con corrientes I1, I2 e I3 entrando al papel y un punto A en el cuarto vértice.
Esquema de tres hilos conductores en los vértices de un cuadrado de lado 50 cm con corrientes I1, I2 e I3 entrando al papel y un punto A en el cuarto vértice.
a)1 pts
Si I1=I2=I3=10mAI_1 = I_2 = I_3 = 10\,\text{mA}, determine el campo magnético en el vértice AA del cuadrado.
b)1 pts
Si I1=0I_1 = 0, I2=5mAI_2 = 5\,\text{mA} e I3=10mAI_3 = 10\,\text{mA}, determine la fuerza por unidad de longitud entre los hilos recorridos por las corrientes.

Ejercicio 2 · B · Cuestión

2B · Cuestión
2 puntos
Cuestión
Una onda armónica transversal de longitud de onda λ=1m\lambda = 1\,\text{m} se desplaza en el sentido positivo del eje X. En la gráfica se muestra la elongación (yy) del punto de coordenada x=0x=0 en función del tiempo. Determine:
Gráfica de la elongación y(x=0, t) en metros frente al tiempo t en segundos, mostrando una onda senoidal con amplitud 0,8 m y periodo 3 s.
Gráfica de la elongación y(x=0, t) en metros frente al tiempo t en segundos, mostrando una onda senoidal con amplitud 0,8 m y periodo 3 s.
a)1 pts
La velocidad de propagación de la onda.
b)1 pts
La expresión matemática que describe esta onda.

Ejercicio 2 · B · Problema

2B · Problema
2 puntos
Problema
En tres experimentos independientes, un haz de luz de frecuencia f=1015Hzf = 10^{15}\,\text{Hz} incide desde cada uno de los materiales de la tabla sobre la superficie de separación de éstos con el aire, con un ángulo de incidencia de 2020^\circ, produciéndose reflexión y refracción.
MaterialDiamanteCuarzoAgua
Índice de refracción2,421,461,33
a)0,5 pts
¿Depende el ángulo de reflexión del material? Justifique la respuesta.
b)0,5 pts
¿En qué material la velocidad de propagación de la luz es menor? Determine en este caso el ángulo de refracción.
c)0,5 pts
¿En qué material la longitud de onda del haz de luz es mayor? Determine en este caso el ángulo de refracción.
d)0,5 pts
Si el ángulo de incidencia es de 3030^\circ, ¿se producirá el fenómeno de reflexión total en alguno(s) de los materiales?

Ejercicio 3 · Opción A

3Opción A
2 puntos
Cuestión
Se ilumina un metal con luz correspondiente a la región del amarillo, observando que se produce efecto fotoeléctrico. Explique si se modifica o no la energía cinética máxima de los electrones emitidos:
a)1 pts
Si iluminando el metal con la luz amarilla indicada se duplica la intensidad de la luz.
b)1 pts
Si se ilumina el metal con luz correspondiente a la región del ultravioleta.

Ejercicio 3 · Opción B

3Opción B
2 puntos
Cuestión
El tritio es un isótopo del hidrógeno de masa atómica igual a 3,016u3{,}016\,\text{u}. Su núcleo está formado por un protón y dos neutrones.
a)1 pts
Defina el concepto de defecto de masa y calcúlelo para el núcleo de tritio.
b)1 pts
Defina el concepto de energía media de enlace por nucleón y calcúlelo para el caso del tritio, expresando el resultado en unidades de MeV.