Física

Premis Extraordinaris de Batxillerat / Premios Extraordinarios de Bachillerato
Curs 2011-2012 / Curso 2011-2012
Segon Exercici / Segundo Ejercicio
D) Física (MCiT) / Física (MCyT)
60 minuts / 60 minutos
Observacions / Observaciones
Cada qüestió val 1.5 punts i cada problema 2 punts. Es valorarà prioritàriament el plantejament,
desenvolupament i discussió dels resultats. Es podrà utilitzar calculadora no programable
“Estic sencer i fora de perill a la superfície de Mart”, indicà un missatge del blog de la
NASA a les 05:32 GMT del 6 d’Agost de 2012, enviat pel robot. Curiosity.
Per poder arribar a Mart el robot de 900 kg, viatjà en una càpsula espacial sent la massa
total de 3900 kg. La càpsula ingressà en la atmosfera marciana (11 Km de altura) a 28000 km/h;
començà a frenar per a passar en set minuts (els set minuts de terror), de ser un con envoltat de
temperatures de quasi 900 ºC a convertir-se en una grua flotant sobre huit coets i a alguna cosa
semblant a una aranya mecànica que aconseguí posar-se suaument al cràter marcià Gale. La nau
Odyssey, orbitant Mart a 400 km d’altura, es va encarregar de transmetre el descens de la
càpsula. Les dades tardaren 13 minuts i 46 segons en arribar a la Terra.
S’espera que Curiosity explore durant un any marcià (687 dies terrestres) la superfície de
Mart recollint dades. Per això, sobre les rodes, s’incorporen diferents instruments que
constitueixen el “Mars Science Laboratory”.
L’energia necessària per la seua tasca s’obté d’un generador que transforma en electricitat
la calor generada per la desintegració radioactiva del Plutoni-238 (emissor que es transforma en
234
92 U; 204,66 Mev per nucli desintegrat), produint 2,5 kwats-hora per dia.
Un dels instruments esmentats és un espectroscopi que utilitza un raig làser infraroig amb
una longitud d’ona de 1067 nanòmetres i unes pulsacions de 5 nanosegons, depositant
cadascuna sobre la mostra a analitzar, 30 mJ d’energia
Amb l’ informació subministrada i les dades següents, contesteu:
G= 6.67 10-11 U.I.
RMart = 3400 km
h= 6.6 10-34 J.s
NA = 6.02 1023
c= 3 108 m/s
e- = 1.6 10-19 C
MMart= 6.4 1023 kg
A) QÜESTIONS:
1) Acceleració, suposada constant, durant el descens de Curiosity per l’atmosfera marciana.
2)
a) Distància des de Mart al Sol expressada en Unitats Astronòmiques (U.A)
b) Distància entre la Terra i Mart durant la transmissió de dades.
3) Escriu la reacció de desintegració del Plutoni-238
4) Donat que el Làser no és més que una ona electromagnètica, escriu l’equació del camp elèctric
associat a eixe làser, suposant que es propaga com una ona harmònica d’ amplitud E0 i fase
inicial radians.
B) PROBLEMES:
1)
a) Per a la nau Odyssey, en òrbita circular al voltant de Mart: ¿Quina és la seua velocitat?
b) ¿Quant valia l’energia total de Curiosity en iniciar el descens?
c) ¿Quant pesa el robot en la superfície marciana?
2) Suposem un dia (24 h) de funcionament constant del generador d’energia a ple rendiment.
a) ¿Quina massa de Plutoni-238 s’ haurà desintegrat com a mínim?
b) Nombre de fotons per segon que constitueixen la radiació làser de l’espectroscopi
Premis Extraordinaris de Batxillerat / Premios Extraordinarios de Bachillerato
Curs 2011-2012 / Curso 2011-2012
Segon Exercici / Segundo Ejercicio
D) Física (MCiT) / Física (MCyT)
60 minuts / 60 minutos
Observacions / Observaciones
Cada cuestión vale 1.5 puntos y cada problema 2 puntos. Se valorará prioritariamente el
planteamiento, desarrollo y discusión de los resultados. Se podrá utilizar calculadora no
programable.
"Estoy entero y a salvo en la superficie de Marte", indicó un mensaje del blog de la NASA a
las 05:32 GMT del 6 de Agosto de 2012, enviado por el robot. Curiosity.
Para poder llegar a Marte el robot, de 900 kg, viajó en una cápsula espacial siendo la masa
total de 3900 kg. La cápsula ingresó en la atmósfera marciana (11 Km de altura) a 28000 km/h;
empezó a frenar para pasar, en siete minutos (los siete minutos de terror) , de ser un cono
envuelto en temperaturas de casi 900 ºC a convertirse en una grúa flotante sobre ocho cohetes y
a algo parecido a una araña mecánica que logró posarse suavemente en el cráter marciano Gale.
La nave Odyssey, orbitando a Marte a 400 Km de altura, se encargó de transmitirnos el descenso
de la cápsula. Los datos tardaron 13 minutos y 46 s en llegar a la Tierra
Se espera que Curiosity explore durante un año marciano (687 días terrestres) la superficie
de Marte recogiendo datos. Para ello, sobre las ruedas, se incorporan diferentes instrumentos que
constituyen el “Mars Science Laboratory”.
La energía necesaria para su trabajo se obtiene de un generador que transforma en
electricidad el calor generado por la desintegración radioactiva del Plutonio -238 (Emisor que se
transforma en 23492 U; 204,66 Mev por núcleo desintegrado), produciendo 2,5 kwatios-hora por día.
Uno de dichos instrumentos es un espectroscopio que utiliza un rayo láser infrarrojo con
una longitud de onda de 1067 nanómetros y una pulsación de 5 nanosegundos, depositando cada
pulsación sobre la muestra a analizar, 30 mJ de energía.
Con la información suministrada y los datos siguientes, contestar :
G= 6.67 10-11 U.I.
RMarte = 3400 km
h= 6.6 10-34 J.s
NA = 6.02 1023
c= 3 108 m/s
e- = 1.6 10-19 C
MMarte= 6.4 1023 kg
A) CUESTIONES:
1) Aceleración, supuesta constante, durante el descenso de Curiosity por la atmosfera marciana.
2)
a) Distancia de Marte al Sol expresada en Unidades Astronómicas (U.A)
b) Distancia entre la Tierra y Marte durante la transmisión de datos.
3) Escribe la reacción de desintegración del Plutonio-238
4) Dado que el Laser no es más que una onda electromagnética, escribe la ecuación del campo
eléctrico asociado a ese laser suponiendo que se propaga como una onda armónica de amplitud
E0 y fase inicial radianes.
B) PROBLEMAS:
1)
a) Para la nave Odyssey, en órbita circular alrededor de Marte: ¿Cuál es su velocidad?
b) ¿Cuánto valía la energía total de Curiosity al iniciar el descenso?
c) ¿Cuánto pesa el robot en la superficie marciana?
2)Supongamos un día (24 h) de funcionamiento constante del generador de energía a pleno
rendimiento.
a) ¿Qué masa de Plutonio-238 se habrá desintegrado como mínimo?
b) Número de fotones por segundo que constituyen la radiación laser del espectroscopio.