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Física · La Rioja 2026

9 ejercicios

Instrucciones

Tiempo: No lo indica el examen
Qué responder: Elige un problema de cada uno de los cuatro grupos y responde también al problema 5, que es obligatorio.
Puntuación: Los problemas del grupo 1 valen 2 puntos cada uno; los del grupo 2, 1,5 puntos; los del grupo 3, 3 puntos; los del grupo 4, 2 puntos; el problema 5, 1,5 puntos.
Además: Si respondes a los dos problemas de un grupo, solo se corrige el primero.

1.1o1.2

2 puntos

Grupo 1

Cada grupo consta de dos problemas de los que el estudiante debe realizar solo uno.

Datos

Constante de gravitación universal $G = 6{,}67 \times 10^{-11}\,\text{N}\,\text{m}^2\,\text{kg}^{-2}$

El planeta Urano tiene un periodo orbital alrededor del Sol de

84{,}3

años terrestres. La masa del Sol es de

2 \times 10^{30}\,\text{kg}

. Suponiendo que Urano describe una órbita circular alrededor del Sol, calcular el radio de la órbita de Urano.

El radio del planeta Urano es de

2{,}54 \times 10^4\,\text{km}

. La velocidad mínima inicial que debe tener un cuerpo en la superficie de Urano para poder escapar de su atracción gravitatoria es de

21{,}3\,\text{km/s}

. Calcular el valor de la aceleración de la gravedad en la superficie de Urano.

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Cada grupo consta de dos problemas de los que el estudiante debe realizar solo uno.

Un satélite artificial de masa

m

describe una órbita circular alrededor de la Tierra a

350\,\text{km}

sobre la superficie terrestre. La energía mecánica total del satélite en esta órbita es de

-4{,}5 \times 10^{10}\,\text{J}

Datos

Constante de gravitación universal $G = 6{,}67 \times 10^{-11}\,\text{N}\,\text{m}^2\,\text{kg}^{-2}$
masa de la Tierra $M_T \approx 6 \times 10^{24}\,\text{kg}$
radio de la Tierra $R_T \approx 6400\,\text{km}$

Calcular la masa

m

del satélite.

El satélite es transferido a otra órbita circular en la que su nueva velocidad orbital es la mitad de la que tenía en la órbita inicial. Calcula la altura de la nueva órbita sobre la superficie terrestre y la energía mecánica total del satélite en la nueva órbita.

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2.1o2.2

1,5 puntos

Grupo 2

Cada grupo consta de dos problemas de los que el estudiante debe realizar solo uno.

Un electrón se mueve en línea recta a lo largo del semieje

Y

negativo con velocidad

\vec{v} = 5{,}5 \times 10^6\,\hat{\jmath}\,\text{m/s}

. Cuando llega al origen

O

, se activa en esa zona un campo magnético uniforme

\vec{B}

de módulo

7{,}8 \times 10^{-3}\,\text{T}

perpendicular a

\vec{v}

de manera que el electrón se desvía y describe una órbita circular de radio

R

en el plano

YZ

como muestra la figura.

Datos

carga del electrón: $q \approx -1{,}6 \times 10^{-19}\,\text{C}$
masa del electrón: $m \approx 9{,}1 \times 10^{-31}\,\text{kg}$

Ejes X, Y y Z. El electrón q llega al origen O desde el semieje Y negativo, con velocidad en sentido positivo de Y. La órbita circular discontinua está en el plano YZ, sobre el eje Y, con radio R y flechas hacia arriba a la derecha y hacia abajo a la izquierda.

Calcular el módulo de la fuerza magnética

\vec{F}_m

que actúa sobre el electrón y el radio

R

de la órbita circular que describe.

Determina de manera razonada la dirección y sentido de

\vec{B}

\vec{F}_m

cuando el electrón pasa por el origen

O

. Haz una figura que represente los vectores

\vec{B}

\vec{F}_m

\vec{v}

en ese momento.

Calcular el módulo, dirección y sentido del campo eléctrico

\vec{E}

que habría que activar al mismo tiempo que

\vec{B}

para que el electrón no se desviara y siguiera su trayectoria recta inicial.

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Cada grupo consta de dos problemas de los que el estudiante debe realizar solo uno.

Dos conductores rectos y muy largos están dispuestos en el plano

XY

paralelos al eje

Y

como muestra la figura. El eje

Z

sale hacia fuera del papel. La distancia entre los conductores es

d = 50\,\text{cm}

. Por ambos conductores circulan corrientes eléctricas. El sentido de la corriente en el conductor

1

es hacia arriba. El módulo de la fuerza magnética por unidad de longitud que se ejercen entre sí ambos conductores es de

1{,}28 \times 10^{-7}\,\text{N/m}

Datos

Permeabilidad magnética del vacío $\mu_0 = 4\,\pi \times 10^{-7}\,\text{N/A}^2$

Conductores 1 y 2 paralelos al eje Y, separados una distancia d. La corriente I1 asciende por el conductor 1. El punto A está a distancia d a la derecha del conductor 2. El eje X apunta a la derecha y el eje Z sale del papel.

Calcular el valor del producto

I_1 I_2

de las intensidades de corriente en cada conductor.

Se sabe que en el punto

A

el campo magnético total creado por ambas corrientes es nulo. ¿Cuál es el sentido de la corriente en el conductor

2

? Justificar razonadamente la respuesta.

Calcular el valor de las intensidades de las corrientes en cada conductor.

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3.1o3.2

3 puntos

Grupo 3

Cada grupo consta de dos problemas de los que el estudiante debe realizar solo uno.

El altavoz de un concierto emite ondas sonoras con una potencia de

0{,}5\,\text{W}

. Se quiere evitar que la audiencia soporte niveles de intensidad sonora superiores a

85\,\text{dB}

Datos

Intensidad física umbral: $I_o = 10^{-12}\,\text{W}\,\text{m}^{-2}$

Calcular la distancia mínima al altavoz a la que se podrá colocar el público asistente al concierto.

El público más alejado del altavoz estará a una distancia de

60\,\text{m}

. ¿Cuál será el nivel de intensidad sonora a esa distancia?

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Cada grupo consta de dos problemas de los que el estudiante debe realizar solo uno.

Un objeto que está situado a

15\,\text{cm}

a la izquierda de una lente delgada divergente produce una imagen cuyo tamaño es una tercera parte del tamaño del objeto.

Calcular la posición de la imagen y la potencia de la lente.

Se cambia la posición del objeto de manera que la nueva imagen se forma a

6\,\text{cm}

a la izquierda de la lente, calcular la posición del objeto y el valor del aumento lateral de la lente en esta nueva situación.

Realizar el esquema de rayos que muestre la formación de esta última imagen.

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4.1o4.2

2 puntos

Grupo 4

Cada grupo consta de dos problemas de los que el estudiante debe realizar solo uno.

En un experimento de efecto fotoeléctrico, se hace incidir radiación monocromática de frecuencia

f

sobre una superficie de aluminio. Se sabe que los electrones emitidos por la superficie metálica se mueven con velocidad no relativista y tienen asociada una longitud de onda de De Broglie

\lambda = 1{,}8 \times 10^{-9}\,\text{m}

Datos

velocidad de la luz en el vacío: $c = 3 \times 10^8\,\text{m/s}$
carga del electrón: $q \approx -1{,}6 \times 10^{-19}\,\text{C}$
masa del electrón: $m_e \approx 9{,}1 \times 10^{-31}\,\text{kg}$
constante de Planck: $h \approx 6{,}63 \times 10^{-34}\,\text{J}\cdot\text{s}$
función de trabajo o trabajo de extracción del aluminio: $4{,}08\,\text{eV}$

Calcular la energía cinética de cada uno de los electrones emitidos por la superficie de aluminio.

Calcular la longitud de onda de la radiación monocromática incidente.

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Cada grupo consta de dos problemas de los que el estudiante debe realizar solo uno.

El radio-226 es radioactivo. Tenemos una muestra inicial de radio-226. Se sabe que dentro de

824

años el número de átomos de esa muestra habrá disminuido hasta el

70\%

de su valor inicial.

Calcular el valor del período de semidesintegración

t_{1/2}

del radio-226.

Si desde el momento inicial transcurren

2538

años, ¿qué porcentaje de esa muestra inicial de radio-226 se habrá desintegrado?

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1,5 puntos

Problema obligatorio

Tres cargas eléctricas puntuales están fijas en los vértices de un rectángulo como muestra la figura. Los lados del rectángulo son

a = 4\,\text{m}

b = 3\,\text{m}

. El valor de las cargas

1

2

q_1 = 2\,\text{nC}

q_2 = -5\,\text{nC}

Datos

Constante de Coulomb $k = 9 \times 10^9\,\text{N}\,\text{m}^2\,\text{C}^{-2}$

Rectángulo de lado horizontal a y vertical b. En el origen O está q2 menor que cero; encima, q1 mayor que cero; a la derecha de O, q3; y en el vértice superior derecho, A. Los ejes X e Y coinciden con los lados inferior e izquierdo.

Sabiendo que el valor del potencial eléctrico total en el cuarto vértice

A

del rectángulo debido a esas tres cargas eléctricas es de

-22{,}5\,\text{V}

, calcular el valor de la carga eléctrica

q_3

Calcular el vector campo eléctrico total en el vértice

A

debido a esas tres cargas eléctricas. Justificar el cálculo con un dibujo vectorial que muestre los campos eléctricos involucrados.

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Instrucciones

Ejercicio 1.1 o 1.2

Ejercicio 2.1 o 2.2

Ejercicio 3.1 o 3.2

Ejercicio 4.1 o 4.2

Ejercicio 5