Física · Castilla y León 2021

Un objeto de masa $m = 10^4\,\text{kg}$ se encuentra en una órbita circular a $30000\,\text{km}$ de la superficie de la Tierra. ¿Qué energía será necesario aportarle para que pueda escapar de la gravedad terrestre?

Dos satélites describen órbitas circulares de radios $R_1$ y $R_2$ alrededor de la Tierra. Ambos satélites tienen la misma masa y $R_1 > R_2$. Indique razonadamente cuál de los dos satélites tiene mayor energía mecánica.

Calcule la altura a la que se debe elevar un cuerpo para que pierda un $30\%$ de su peso. ¿Cuánto variará su masa?

Si se conoce el potencial electrostático en un solo punto, ¿se puede determinar el campo eléctrico en dicho punto? Razone la respuesta.

A una distancia $d = 20\,\text{m}$ de una carga puntual positiva $q$, otra carga puntual $q_0 = 2 \cdot 10^{-6}\,\text{C}$ experimenta una fuerza de magnitud $F = 15 \cdot 10^{-6}\,\text{N}$. ¿Qué valor tiene la carga $q$? ¿Qué trabajo será necesario para acercar la carga $q_0$ a $10\,\text{m}$ de la carga $q$? Discútase el signo de este último resultado.

Un electrón, un protón y un neutrón se desplazan con igual velocidad y entran perpendicularmente en un campo magnético uniforme y constante. Compare razonadamente las trayectorias descritas por cada una de las partículas.

Por dos hilos rectilíneos de gran longitud y paralelos, separados una distancia de $10\,\text{cm}$, circulan sendas corrientes de intensidad $I_1$ e $I_2$. El valor del campo magnético en el punto medio entre ambos hilos es $4 \cdot 10^{-6}\,\text{T}$ si las corrientes circulan en el mismo sentido y $8 \cdot 10^{-6}\,\text{T}$ si lo hacen en sentidos opuestos. Determine los valores de $I_1$ e $I_2$.

Defina número de onda $k$ y velocidad de propagación de una onda armónica. La frecuencia angular es función de estos dos parámetros. ¿Cómo se expresa matemáticamente esta función?

Una espira cuadrada de $5\,\text{cm}$ de lado se encuentra en un campo magnético uniforme perpendicular al plano de la espira y que varía con el tiempo de acuerdo con la función $B(t) = 2t^2 - 1$ (S.I.). Determine el valor de la fuerza electromotriz inducida para $t = 4\,\text{s}$.

Explique la diferencia entre una imagen real y una imagen virtual. ¿Es posible que una lente divergente forme una imagen real de un objeto? Razone la respuesta.

¿Cuál es el nivel de intensidad sonora en decibelios a $10\,\text{m}$ de una fuente sonora de potencia $3{,}61 \cdot 10^{-4}\,\text{W}$ que emite uniformemente en todas las direcciones?

Complete razonadamente la siguiente serie radiactiva o cadena de desintegración (cada proceso es la secuencia consecutiva del anterior):

Una onda armónica transversal se desplaza en el sentido positivo del eje X, tiene una amplitud de $8\,\text{cm}$, una longitud de onda de $4\,\text{cm}$ y una frecuencia de $8\,\text{Hz}$. Si para $x = 0$ y $t = 0$ la elongación vale $y = 4\,\text{cm}$ y su velocidad es positiva, determine la ecuación de la onda y la distancia mínima que separa dos puntos de la onda cuya diferencia de fase es $\pi/2\,\text{rad}$.

Un objeto está situado a $1{,}8\,\text{m}$ de una pantalla. Una lente convergente forma una imagen del objeto en la pantalla, tal que la imagen es 5 veces mayor e invertida. Determine la focal de la lente.

Un haz de luz, de frecuencia $3{,}5 \cdot 10^{14}\,\text{Hz}$, incide desde el aire sobre un material de índice de refracción $1{,}35$. Si el haz incidente forma un ángulo de $60^\circ$ con la superficie de separación entre ambos medios, determine la longitud de onda de la luz en el material y el ángulo que forman los rayos reflejado y refractado.

Un dispositivo usado en radioterapia contiene $0{,}20\,\text{g}$ de $\ce{^{60}_{27}Co}$, emisor gamma de semivida (período de semidesintegración) $5{,}27$ años. ¿Cuánto tiempo debe pasar para que se desintegre el $25\%$ del cobalto inicial?

Sobre un metal cuyo trabajo de extracción es $2\,\text{eV}$ incide una radiación de longitud de onda $500\,\text{nm}$. Calcule la velocidad máxima de los electrones emitidos.