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ISLAS BALEARES / JUNIO 04. LOGSE / FÍSICA / EXAMEN COMPLETO

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EXAMEN COMPLETO Elegir una de las dos opciones Tiempo: 1,5 horas Cada cuestión vale 1 punto y cada problema vale tres puntos.

OPCIÓN A Q1. Enuncia cuatro fuerzas que se dan en la naturaleza y para cada una de ellas describe una situación o fenómeno en el que se manifieste. Q2. Explica los fundamentos teóricos del funcionamiento de un alternador. Q3. Si la amplitud de un movimiento armónico simple es de 10 cm ¿Para qué valor de la elongación se igualan las energías potencial y cinética? Q4. Un posible defecto de la visión es la hipermetropía. ¿Dónde forma las imágenes de los objetos lejanos un ojo con hipermetropía?¿Con qué tipo de lentes se corrige? P1. Un satélite artificial de 350 kg se encuentra en una órbita circular de 15000 km de radio alrededor de la Tierra. Calcula:

a) El peso del satélite cuando se encuentra en dicha órbita b) El periodo de rotación del satélite alrededor de la Tierra c) La energía total del satélite en dicha órbita.

Dato : Radio de la Tierra: RT = 6370 km P2. Por dos hilos rectos, paralelos y muy largos, separados una distancia de 10 cm circulan dos corrientes en el mismo sentido, una de 5 A y la otra de 2 A:

a) Determina la posición de los puntos en los que se anula el campo magnético. b) En un esquema en el que las corrientes sean perpendiculares al papel y

dirigidas hacia dentro, indica la dirección del campo magnético en los puntos de la línea que pasa por los conductores.

c) Calcula fuerza por unidad de longitud que actúa sobre cada conductor. (Permeabilidad magnética del vacío: µ0 = 4π·107 N·A-2)



OPCIÓN B Q1. Si la energía potencial de un cuerpo se mantiene constante en una región del espacio, ¿qué se puede decir de la fuerza que origina este potencial en esta región? Q2. Un cuerpo que ha adquirido la velocidad de escape de la superficie de la Luna, ¿a qué distancia del centro habrá reducido su velocidad a la mitad? (Radio de la Luna RL = 1738 km, aceleración de la gravedad en la superficie de la Luna gL = 1,62 m/s2 ) Q3. Si en un medio la luz se propaga con una velocidad de 250000 Km./s ¿Cuál es el índice de refracción de este medio en relación con el del vacío Q4. El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones cuando se iluminan ciertos metales. ¿Que se observa en la emisión de electrones cuando aumentan la intensidad de la luz incidente sin modificarse la frecuencia?¿Y si manteniendo la misma intensidad se aumenta la frecuencia? P1. Una onda sinusoidal avanza con una velocidad de 32 m/s desde un punto que consideramos el origen del eje x. La amplitud de la onda es 5 cm y la frecuencia de 50 Hz

a) Calcula la longitud de onda b) Escribe la ecuación de la onda c) Determina la elongación en un punto situado en x = 50 cm en el instante

t = 2,6 s P2. Situamos un objeto de 2,0 cm de altura a 15 cm de una lente de 5 dioptrías.

a) Dibuja un esquema con la posición del objeto la lente y la imagen. b) Calcula la posición de la imagen c) ¿Cuál es el aumento?



SOLUCIONES OPCION B CUESTIONES Q.1 Si seleccionamos dos cuerpos cualesquiera de esa zona del espacio donde la energía potencial se mantiene constante, encontramos que el valor del trabajo realizado para desplazarnos entre esos puntos es cero:

0)B(E)A(ET PPBA =−=→

El trabajo que realiza una fuerza para desplazar un cuerpo entre dos puntos se expresa como:

r·FTrr

= Como el trabajo es cero, solo nos quedan dos opciones: La fuerza es cero La fuerza es perpendicular al desplazamiento.

Como del enunciado se deduce que existe energía potencial entonces debe existir fuerza por lo tanto nos quedamos con la segunda opción. “Si en una zona del espacio la energía potencial es constante, la fuerza que origina la energía debe estar dirigida perpendicularmente a dicha zona”. Q.2 Despejamos de la expresión de la velocidad de escape el valor del radio de la Luna, que el dato que nos piden puesto que es la distancia al centro de la Luna:

2e

LL

L

L2eL2

LL0e v

MG2R;RMG2vR

RMG2Rg2v

L

==⇒==

Sustituyendo en la velocidad de escape por ve/2 queda

L2e

L

21 R·44·

vM

G2d ==

Luego la velocidad de escape se reduce a la mitad cuando la distancia al centro de la Luna es cuatro veces el valor del radio Lunar. Q.3 Aplicamos la definición de índice de refracción en un medio, que es el cociente entre la velocidad de la luz en el medio y la velocidad de la luz en el vacío.

2,1250000300000

vcn ===



Q.4 Para explicar el efecto fotoeléctrico es preciso utilizar la teoría de los cuantos de Planck, en la que se considera que la luz es un conjunto de partículas denominadas fotones cuya energía es E = h ν. La aportación de Einstein en el efecto fotoeléctrico es que la energía también se “intercambia” por medio de cuantos ya que, hasta el momento Planck había dicho que la luz se propagaba por medio de cuantos pero nadie pensaba que se intercambiase entre los cuerpo de esa forma. Si aumentamos la intensidad de la luz sin aumentar su frecuencia lo que ocurre es que llegan más fotones de energía h ν que si tienen energía suficiente para arrancar los electrones del metal, conseguirán liberar más electrones pero con la misma energía Si se mantiene la intensidad pero se aumenta la frecuencia no se liberan más electrones, pero los que se liberan lo hacen con más energía ya que esta aumentando el valor de ν. PROBLEMAS P.1 a) La velocidad de la onda se calcula a partir del producto de su longitud de onda por lafrecuencia. Despejando de la misma el valor de la longitud de onda se tiene:

m64,05032

fvλ;f·λv ====

b) La ecuación de una onda que avanza en el sentido positivo del eje x viene dada por la expresión:

( )kxtωsenA)t,x(y −=

Calculamos el valor de ω y k: s/radπ100fπ2ω ==

1m817,964,0π2

λπ2k −===

Sustituyendo tenemos la ecuación de la onda:

( )x817,9tπ100sen05,0)t,x(y −=

c) Se sustituyen los valores dados en la ecuación de la onda:

( ) m05,0049,098,0·05,05,0·817,96,2·π100sen05,0)6,2;5,0(y ≈==−=

el punto se encuentra en su estado de máxima elongación



P.2 A partir de la potencia conocemos la distancia focal de la lente

cm20m2,051

P1F ====

Y’ F Y F’

b) Aplicamos la ecuación de las lentes:

cm60m6,0's;15,01

2,01

's1

15,01

's1

2,01;

s1

's1

'f1

==−=⇒−

−=−=

c) El aumento lo calculamos como:

415,06,0

s's

y'yA ====

La imagen es cuatro veces mayor que el objeto

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