opción problemas 1 opción problemas 2

LA RIOJA / JUNIO 03. LOGSE / FÍSICA / EXAMEN COMPLETO
El alumno elegirá una sola de las opciones de problemas, así como cuatro de las cinco
cuestiones propuestas. No deben resolverse problemas de opciones diferentes, ni tampoco
más de cuatro cuestiones.
Cada problema se calificará sobre tres puntos y cada cuestión sobre uno.
OPCIÓN PROBLEMAS 1
A) La longitud de onda de luz láser roja de helio-neón en el aire es de 632,8 10-9 m.
1) ¿Cuál es su frecuencia? 2) ¿Cuál es su longitud de onda en un vidrio que posee un
índice de refracción de 1,5? 3) ¿Cuál es su velocidad en el vidrio?
B) Un objeto que tiene una carga neta de 24 µ C se coloca en un campo eléctrico
uniforme de 610 N/C dirigido verticalmente. ¿Cuál es la masa de este objeto si "flota"
en el campo?
OPCIÓN PROBLEMAS 2
A) Al esperar a que pase una onda transversal, una persona nota que pasan 12 crestas
en un tiempo de 3 s. Si la distancia entre dos crestas sucesivas es de 0,8 m y la
amplitud es de 0,5 m. 1) Escribe la ecuación de esa onda. 2) ¿Cuál es la velocidad de la
onda?
B) Dos alambres rectos, largos y paralelos conducen corrientes, del mismo sentido, de
8 y 2 A respectivamente. 1) ¿Cuál es la magnitud del campo magnético en el punto
medio entre los alambres? 2) ¿En qué punto de la línea que une los alambres se anula
el campo magnético?
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CUESTIONES
1.- Se ha descubierto un nuevo planeta girando alrededor del Sol.¿Cómo podrías
estimar su distancia al Sol si conoces el periodo del planeta?
2.- La frecuencia de una oscilación armónica simple se duplica de 0,25 Hz a 0,50 Hz
¿Cuál es el cambio en el periodo de oscilación?
3.- Explica brevemente en qué consiste el efecto fotoeléctrico, indicando qué se
entiende por función de trabajo, ¿cómo calcularías la energía cinética máxima de los
electrones arrancados del metal?
4.- Una espira circular de 20 cm de radio está situada perpendicularmente a un
campo
magnético de inducción 0,01 Tesla. ¿Cuánto vale el flujo que lo atraviesa? Suponga
que la espira está situada paralelamente al campo magnético, ¿cuánto vale ahora el
flujo?
5.- Un observador A en reposo determina el intervalo de tiempo entre dos
acontecimientos. Otro observador B, en movimiento, mide el intervalo de tiempo entre
esos dos acontecimientos. ¿Cuál es el resultado encontrado por A con respecto al
encontrado por B? Razona la respuesta.
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SOLUCIÓN OPCIÓN PROBLEMAS 1
A)
1) Como se trata de una onda electromagnética, se desplaza a ala velocidad de la luz c, por
tanto:
c
3·10 8
λυ = c;
υ= =
= 4,74·1014 Hz
λ 632,8·10 −9
2) Calculamos la velocidad de la onda en el vidrio:
c
c 3·10 8
n= ;
v= =
= 2·10 8 m / s
v
n
1,5
Como la frecuencia de una onda electromagnética no varía calculamos su longitud de onda
a partir de la relación entre esta y su frecuencia.
v
2·10 8
λυ = v;
λ= =
= 4,219·10 −7 m = 421 nm
14
υ 4,74·10
3) La velocidad fue calculada en el segundo apartado: v = 2·108 m/s.
B)
FE
Para que el cuerpo flote, la fuerza en sentido vertical que realiza el campo
eléctrico, debe tener el mismo valor que el peso del cuerpo:
FE = q E = 24·10 −6 ·610 = 0,01464 N
Sustituyendo este valor en el peso del cuerpo y despejando el valor de la
masa:
P 0,01464
P
P = mg; m = =
= 0,0015 kg
g
9,8
La masa del objeto debe ser aproximadamente 1,5 g
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CUESTIONES
1.Conocemos el periodo T, que es tiempo que tarda en dar un vuelta completa alrededor del
Sol.
2πR
T=
v
Como desconocemos el valor de la velocidad, lo intentamos calcular a partir de la
conservación de su energía:
MSm
1
1 M m
/
/
2
=− G S
E= m
/v −G
2
r
2
r
GM S
1 2 1 MS
;
v=
v = G
2
r
r
2
Sustituyendo en la fórmula del periodo:
2 πr
4 πr 2 ·r
T=
; T2 =
;
GM
GM
r
r3 =
GM 2
T
4π 2
Se obtiene la tercera ley de Keppler que indica que el periodo de los planetas es
proporcional al cubo de os radios de las órbitas.
2.La frecuencia es el inverso del periodo, de modo que si se duplica la frecuencia, el periodo
se ve reducido a la mitad.
1
2
1
υ = ; 2υ = =
T
T T
2
1
1
0,25 Hz = ; T = 4s
0,50 Hz = ; T = 2s
4s
2s
3.El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones por la superficie de un metal
cuando sobre él incide luz de frecuencia suficientemente elevada.
En el efecto fotoeléctrico, la energía de los electrones emitidos es independiente de la
intensidad de la luz incidente. Depende únicamente del valor de la frecuencia de la
radiación incidente.
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La energía cinética máxima que tienen los electrones que se desprenden del metal será la
diferencia entre la energía que poseía la radiación incidente y la energía necesaria para
arrancar al electrón.
E c,max = hυ − hυ 0
Donde hυ 0 es la función de trabajo o frecuencia umbral propia de cada metal y por debajo
de la cual no existiría emisión electrónica. El efecto fotoeléctrico fue una Interpretación de
Einstein utilizando la teoría de los cuantos de Planck
4.Si está colocada perpendicularmente al campo magnético, su flujo será el producto del
valor del campo por la superficie que ofrece la espira a dicho campo.
Φ = B·s = 0,1·π·(0,2 )2 = 0,0126 Wb
Si se sitúa de forma paralela al campo magnético no será atravesada por ninguna línea de
campo, de modo que el flujo será cero.
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