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la cuevadel empollón
FísicaBalearesPAU 2013Extraordinaria

Física · Baleares 2013

12 ejercicios90 min de duración

Instrucciones

Tiempo
1 hora y 30 minutos
Los criterios generales de evaluación se comunicaron al profesorado en las reuniones de coordinación y están publicados en la web de la UIB. Los criterios específicos de evaluación se publicarán en la web de la UIB. Todas las respuestas se deben justificar.

Ejercicio 1 · Opción A

1Opción A
1 punto
El trabajo de extracción de electrones por efecto fotoeléctrico en un determinado metal vale 4,1 eV4{,}1\,\text{eV}. ¿Cuál es la longitud de onda umbral para producir el efecto fotoeléctrico con este metal? Da el resultado en nm.
Datos
  • 1 eV=1,602⋅10−19 J1\,\text{eV} = 1{,}602 \cdot 10^{-19}\,\text{J}
  • h=6,63⋅10−34 J sh = 6{,}63 \cdot 10^{-34}\,\text{J s}
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Ejercicio 1 · Opción B

1Opción B
1 punto
a
Menciona un comportamiento ondulatorio de los electrones.0,5 pts
b
¿Qué físico presentó la dualidad onda-corpúsculo por primera vez?0,5 pts
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Ejercicio 2 · Opción A

2Opción A
1 punto
Un niño y una niña juegan a columpiar una pelota colgada con un hilo de una rama. La pelota tarda 1,21{,}2 segundos en completar una oscilación. ¿Cuánto tiempo tardaría si el hilo fuera 28 cm28\,\text{cm} más largo?
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Ejercicio 2 · Opción B

2Opción B
1 punto
El planeta Neptuno tiene una órbita casi circular que recorre con un periodo de 164,8164{,}8 años.
a
¿Cómo se puede calcular una estimación del radio de la órbita en unidades astronómicas?0,5 pts
b
Haz el cálculo y da este radio.0,5 pts
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Ejercicio 3 · Opción A

3Opción A
1 punto
Traza los tres rayos principales para obtener gráficamente la imagen de un objeto real a 20 mm20\,\text{mm} de una lente divergente de distancia focal −25 mm-25\,\text{mm}.
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Ejercicio 3 · Opción B

3Opción B
1 punto
Imagina que en tres vértices de un cuadrado de lado 4 μm4\,\mu\text{m} hay un electrón en cada uno y que en el cuarto vértice hay un protón.
a
¿Cuánto vale el módulo del campo eléctrico total E⃗c\vec{E}_c en el centro del cuadrado?0,5 pts
b
Haz un esquema para mostrar la posición de las cargas y el vector E⃗c\vec{E}_c.0,5 pts
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Ejercicio 4 · Opción A

4Opción A
1 punto
La figura representa dos espiras con corrientes eléctricas iguales y el sentido del campo magnético que generan juntas en el centro.
Dos espiras concéntricas con un vector de campo magnético B entrante en el centro.
a
¿Qué le pasaría al sentido del campo magnético si solo se cambiase el sentido de la corriente de la espira pequeña?
b
¿Cuáles son los sentidos de las corrientes de las espiras si se sabe que la intensidad del campo aumentaría si se cambiase el sentido de la corriente de la espira grande?
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Ejercicio 4 · Opción B

4Opción B
1 punto
Se quiere construir una lente divergente de distancia focal −300 mm-300\,\text{mm} con una cara plana y con vidrio de índice de refracción 1,61{,}6.
a
¿Cuál debe ser el radio de la cara esférica?0,5 pts
b
Dibuja la sección de la lente.0,5 pts
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Ejercicio 5 · Opción A

5Opción A
3 puntos
La luna Europa de Júpiter tiene una masa de 4,80⋅1022 kg4{,}80 \cdot 10^{22}\,\text{kg} y una gravedad en superficie de 1,314 m/s21{,}314\,\text{m/s}^2.
a
Con estos dos datos, calcula el radio en km de Europa y su volumen.1 pt
b
Una sonda está en caída libre vertical hacia la superficie de Europa. La velocidad de la sonda es de 1245 m/s1245\,\text{m/s} a 5000 km5000\,\text{km} del centro de la luna. ¿Qué velocidad tiene la sonda a 1600 km1600\,\text{km} del centro?1 pt
c
Unos cohetes frenan la sonda y después unos cojines de seguridad se inflan antes de chocar con la superficie. Si la sonda, de 240 kg240\,\text{kg}, rebota con un ángulo de 70∘70^\circ respecto a la horizontal y una velocidad de 58 km/h58\,\text{km/h}, ¿qué distancia horizontal habrá entre el primer impacto y el segundo?1 pt
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Ejercicio 5 · Opción B

5Opción B
3 puntos
Cuatro hilos conductores largos están en un plano paralelos y equiespaciados 5 cm5\,\text{cm}. La intensidad de la corriente eléctrica es la misma en todos los hilos, y los sentidos son ↑↑↓↓\uparrow\uparrow\downarrow\downarrow. En estas condiciones, el campo magnético en un punto medio M entre los hilos interiores es B0B_0.
Datos
  • μ0=4π⋅10−7 N A−2\mu_0 = 4\pi \cdot 10^{-7}\,\text{N A}^{-2}
Cuatro hilos conductores paralelos con corrientes en sentidos indicados por flechas y un punto M central.
a
Cuando el sentido de la corriente del hilo derecho se invierte y queda ↑↑↓↑\uparrow\uparrow\downarrow\uparrow, la intensidad del campo disminuye 0,4 mT0{,}4\,\text{mT}. ¿Cuánto vale la corriente que pasa por los hilos?1 pt
b
En la disposición ↑↑↓↑\uparrow\uparrow\downarrow\uparrow y con una corriente de 30 A30\,\text{A}, ¿cuál es la fuerza magnética total por unidad de longitud que actúa sobre el hilo con la corriente en sentido contrario a los otros? Haz un esquema para mostrar la dirección y el sentido de esta fuerza con relación a la disposición de los hilos.1 pt
c
A partir del apartado b, ¿a qué distancia de M se debe llevar el hilo derecho para que el campo en el punto M valga exactamente 0,5 mT0{,}5\,\text{mT}?1 pt
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Ejercicio 6 · Opción A

6Opción A
3 puntos
En el punto A hay un electrón, y en el punto B, una carga de +4,8⋅10−19 C+4{,}8 \cdot 10^{-19}\,\text{C}. La separación entre A y B es 2 nm2\,\text{nm}.
Triángulo equilátero con cargas en los vértices A y B, y un punto M en uno de los lados.
a
¿Cuánto vale el vector campo eléctrico en el vértice libre del triángulo equilátero de base AB? Haz un esquema con el triángulo y la dirección del campo.1 pt
b
Calcula el potencial eléctrico en el punto medio M.1 pt
c
Calcula a qué distancia de A hay un punto del segmento AB donde el potencial eléctrico creado por las cargas en A y B vale 0 como en el infinito.1 pt
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Ejercicio 6 · Opción B

6Opción B
3 puntos
Se genera un sonido de 0,25 kHz0{,}25\,\text{kHz} dentro de un tubo lleno de gas a 30 ∘C30\,^\circ\text{C}. El sonido en este gas y a esta temperatura se propaga a 350 m/s350\,\text{m/s}. La dirección de propagación se tomará como la del eje x positivo.
a
Calcula la longitud de onda y escribe la ecuación de onda unidimensional en dirección x suponiendo una amplitud A0A_0.1 pt
b
Calcula a qué velocidad se propagaría el sonido si el gas se enfriase 17 grados centígrados.1 pt
c
La presión en un punto del interior de otro tubo cambia con el tiempo según la función M(t)=Patm+A0cos⁡(0,7 t+π)M(t) = P_{\text{atm}} + A_0 \cos(0{,}7\,t + \pi), donde PatmP_{\text{atm}} es la presión atmosférica. ¿Cuáles son los tres primeros instantes de tiempo después de t=0t = 0 en que la presión instantánea en el punto considerado es igual a la presión atmosférica?1 pt
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