Física · Andalucía 2018

Razone la veracidad o falsedad de las siguientes frases: (i) La energía cinética y potencial toman siempre valores positivos; (ii) en un campo gravitatorio una masa en reposo comienza a moverse hacia donde su energía potencial disminuye.

Un objeto de $2\,\text{kg}$ con una velocidad inicial de $5\,\text{m s}^{-1}$ se desplaza $20\,\text{cm}$ por una superficie horizontal para, a continuación, comenzar a ascender por un plano inclinado $30^\circ$. El coeficiente de rozamiento entre el objeto y ambas superficies es $0{,}1$. Dibuje en un esquema las fuerzas que actúan sobre el objeto en ambas superficies y calcule la altura máxima que alcanza el objeto mediante consideraciones energéticas.

Defina velocidad de escape y deduzca razonadamente su expresión.

Un satélite artificial de $100\,\text{kg}$ se mueve en una órbita circular alrededor de la Tierra con una velocidad de $7{,}5 \cdot 10^3\,\text{m s}^{-1}$. Calcule: (i) El radio de la órbita; (ii) la energía potencial del satélite; (iii) la energía mecánica del satélite.

Una espira circular gira en torno a uno de sus diámetros en un campo magnético uniforme. Razone, haciendo uso de las representaciones gráficas y las expresiones que precise, si se induce fuerza electromotriz en la espira en los dos siguientes casos: (i) El campo magnético es paralelo al eje de rotación; (ii) el campo magnético es perpendicular al eje de rotación.

Una bobina circular de $20$ espiras y radio $5\,\text{cm}$ se coloca en el seno de un campo magnético dirigido perpendicularmente al plano de la bobina. El módulo del campo magnético varía con el tiempo de acuerdo con la expresión $B = 0{,}02t + 0{,}8t^2$ (SI). Determine: (i) El flujo magnético que atraviesa la bobina en función del tiempo; (ii) la fem inducida en la bobina en el instante $t = 5\,\text{s}$.

Explique qué son las líneas de campo eléctrico y las superficies equipotenciales. Razone si es posible que se puedan cortar dos líneas de campo. Dibuje las líneas de campo y las superficies equipotenciales correspondientes a una carga puntual positiva.

Una carga $q_1 = 8 \cdot 10^{-9}\,\text{C}$ está fija en el origen de coordenadas, mientras que otra carga, $q_2 = -10^{-9}\,\text{C}$, se halla, también fija, en el punto $(3,0)\,\text{m}$. Determine: (i) El campo eléctrico, debido a ambas cargas, en el punto $A(4,0)\,\text{m}$; (ii) el trabajo realizado por el campo para desplazar una carga puntual $q = -2 \cdot 10^{-9}\,\text{C}$ desde $A(4,0)\,\text{m}$ hasta el punto $B(0,4)\,\text{m}$. ¿Qué significado físico tiene el signo del trabajo?

Explique el fenómeno de la dispersión de la luz por un prisma ayudándose de un esquema.

Un objeto de $0{,}3\,\text{m}$ de altura se sitúa a $0{,}6\,\text{m}$ de una lente convergente de distancia focal $0{,}2\,\text{m}$. Determine la posición, naturaleza y tamaño de la imagen mediante procedimientos gráficos y numéricos.

Discuta razonadamente la veracidad de la siguiente afirmación: “Cuando una onda incide en la superficie de separación de dos medios, las ondas reflejada y refractada tienen igual frecuencia e igual longitud de onda que la onda incidente”.

Una onda electromagnética que se desplaza por un medio viene descrita por la siguiente ecuación: $$y(x, t) = 0{,}5 \sen(3 \cdot 10^{10}t - 175x) \text{ (SI)}$$ Calcule el periodo, la longitud de onda y el índice de refracción del medio por el que se propaga, justificando sus respuestas.

¿Qué se entiende por estabilidad nuclear? Explique cualitativamente la dependencia de la estabilidad nuclear con el número másico.

En algunas estrellas predominan las fusiones del denominado ciclo de carbono, cuyo último paso consiste en la fusión de un protón con nitrógeno ${}^{15}_{7}\text{N}$ para dar ${}^{12}_{6}\text{C}$ y un núcleo de helio. Escriba la reacción nuclear y determine la energía necesaria para formar $1\,\text{kg}$ de ${}^{12}_{6}\text{C}$.

¿Qué se entiende por dualidad onda-corpúsculo? Si un electrón y un neutrón se desplazaran con la misma energía cinética, ¿cuál de ellos tendrá un mayor valor de longitud de onda asociada? Razone su respuesta.

Se acelera un protón desde el reposo mediante una diferencia de potencial de $5000\,\text{V}$. Determine la velocidad del protón y su longitud de onda de de Broglie. Si en lugar de un protón fuera un electrón el que se acelera con la misma diferencia de potencial, calcule su energía cinética y longitud de onda. Justifique todas sus respuestas.