Solucionesjun04 Física

1 Antonio Guirao Piñera Profesor Titular, Depto. de Física, Universidad de Murcia Campus de Espinardo, Edificio C, 30071 Murcia Tel.: 968 398314 Correo E.: [email protected] Resolución de la prueba de acceso a la Universidad. Física. Junio de 2004 CUESTIONES C.1 ¿Cuánto vale el campo eléctrico en el centro geométrico de un anillo que posee una carga Q uniformemente distribuida? (1 punto) SOL: cero C.2 ¿Cuál es la potencia óptica de una lente bicóncava con un índice de refracción de 1.4 y ambos radios de curvatura iguales a 5 cm? (1 punto) SOL: n = 1.4, R 1 = -5 cm; R 2 = 5 cm. 16 05 . 0 1 05 . 0 1 ) 1 4 . 1 ( 1 1 ) 1 ( 2 1 − = − − − = − − = R R n P dioptrías D.1 Calcule la energía cinética de los electrones emitidos cuando un metal cuya función de trabajo es 2.3 eV se ilumina con luz de 450 nm. (Datos: h = 6.63·10 -34 J·s, |e| = 1.6·10 -19 C.) (1 punto) SOL: 4625 . 0 3 . 2 ) 10 6 . 1 10 450 /( 10 3 10 63 . 6 3 . 2 / 19 9 8 34 = − ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = → + = − − − c c E E hc λ eV = 7.4·10 -20 J D.2 ¿Cuál es el nivel de intensidad de una onda sonora de 5·10 -3 W/m 2 ? (1 punto) SOL: I = 5·10 -3 W/m 2 . ) 10 / 10 5 log( 10 ) 10 / log( 10 12 3 12 − − − ⋅ ⋅ = ⋅ = I L = 97 dB PROBLEMAS P.1 Un protón con una velocidad de i r 650 m/s penetra en una región donde existe un campo magnético uniforme j B r r 4 10 − = T. (Datos: |e| = 1.6·10 -19 C, m p = 1.67·10 -27 kg, ) 4 /( 1 o πε = 9·10 9 N·m 2 /C 2 .) Determine las siguientes magnitudes en la zona con campo magnético: a) Módulo de la fuerza que experimenta el protón. (1 punto) SOL: 20 4 19 10 04 . 1 10 650 10 6 . 1 º 90 − − − ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ = = sen qvB F N b) Módulo de su aceleración. (1 punto) SOL: 6 27 20 10 23 . 6 ) 10 67 . 1 /( 10 04 . 1 / ⋅ = ⋅ ⋅ = = − − m F a m/s 2 c) Potencial eléctrico producido por el protón en el centro de la órbita que describe. (1 punto) SOL: qB mv qvB mv a v R R v a / / / / 2 2 2 = = = → = 8 2 10 12 . 2 4 1 4 1 − ⋅ = = = → mv B q R q V o o πε πε V P.2 Una antena de telefonía móvil emite radiación de 900 MHz con una potencia de 1500 W. (Dato: h = 6.63·10 -34 J·s.) Calcule: a) La longitud de onda de la radiación emitida. (1 punto) SOL: 333 . 0 ) 10 900 /( 10 3 / 6 8 = ⋅ ⋅ = = υ λ c m = 33.3 cm b) La intensidad de la radiación a una distancia de 50 m de la antena. (1 punto) SOL: 048 . 0 ) 50 4 /( 1500 4 / 2 2 = = = π πd P I W/m 2 c) El número de fotones emitidos por la antena durante un segundo. (1 punto) SOL: 1500 1 1500 = ⋅ = total E J 27 6 34 10 51 . 2 ) 10 900 10 63 . 6 /( 1500 / ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ = = − υ h E N total fotones o cuantos

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Antonio Guirao Piñera Profesor Titular, Depto. de Física, Universidad de Murcia

Campus de Espinardo, Edificio C, 30071 Murcia Tel.: 968 398314 Correo E.: [email protected]

Resolución de la prueba de acceso a la Universidad. Física. Junio de 2004

CUESTIONES C.1 ¿Cuánto vale el campo eléctrico en el centro geométrico de un anillo que posee una carga Q uniformemente distribuida?

(1 punto)

SOL: cero

C.2 ¿Cuál es la potencia óptica de una lente bicóncava con un índice de refracción de 1.4 y ambos radios de curvatura iguales a 5 cm? (1 punto)

SOL: n = 1.4, R1 = -5 cm; R2 = 5 cm. 1605.01

05.01)14.1(11)1(

21−=

−−

−=

−−=RR

nP dioptrías

D.1 Calcule la energía cinética de los electrones emitidos cuando un metal cuya función de trabajo es 2.3 eV se ilumina con luz de 450 nm. (Datos: h = 6.63·10-34 J·s, |e| = 1.6·10-19 C.) (1 punto)

SOL: 4625.03.2)106.110450/(1031063.63.2/ 199834 =−⋅⋅⋅⋅⋅⋅=→+= −−−cc EEhc λ eV = 7.4·10-20 J

D.2 ¿Cuál es el nivel de intensidad de una onda sonora de 5·10-3 W/m2? (1 punto)

SOL: I = 5·10-3 W/m2. )10/105log(10)10/log(10 12312 −−− ⋅⋅=⋅= IL = 97 dB

PROBLEMAS

P.1 Un protón con una velocidad de ir

650 m/s penetra en una región donde existe un campo magnético uniforme jBrr 410−= T. (Datos: |e| = 1.6·10-19 C, mp = 1.67·10-27 kg, )4/(1 oπε = 9·109 N·m2/C2.) Determine las siguientes

magnitudes en la zona con campo magnético:

a) Módulo de la fuerza que experimenta el protón. (1 punto)

SOL: 20419 1004.110650106.1º90 −−− ⋅=⋅⋅⋅== senqvBF N

b) Módulo de su aceleración. (1 punto)

SOL: 62720 1023.6)1067.1/(1004.1/ ⋅=⋅⋅== −−mFa m/s2

c) Potencial eléctrico producido por el protón en el centro de la órbita que describe. (1 punto)

SOL: qBmvqvBmvavRRva //// 222 ===→= 82

1012.24

1 −⋅===→mvBq

RqV

oo πεπε V

P.2 Una antena de telefonía móvil emite radiación de 900 MHz con una potencia de 1500 W. (Dato: h = 6.63·10-34 J·s.) Calcule: a) La longitud de onda de la radiación emitida. (1 punto)

SOL: 333.0)10900/(103/ 68 =⋅⋅== υλ c m = 33.3 cm

b) La intensidad de la radiación a una distancia de 50 m de la antena. (1 punto)

SOL: 048.0)504/(15004/ 22 === ππdPI W/m2

c) El número de fotones emitidos por la antena durante un segundo. (1 punto)

SOL: 150011500 =⋅=totalE J

27634 1051.2)109001063.6/(1500/ ⋅=⋅⋅⋅== −υhEN total fotones o cuantos

P.3 La masa de la Luna es de 7.35·1022 kg y la de la Tierra de 5.98·1024 kg. La distancia media de la Tierra a la Luna es de 3.84·108 m. (Dato: G = 6.67·10-11 N·m2/Kg2.) Calcule: a) El período de giro de la Luna alrededor de la Tierra. (1 punto)

SOL: vRT /2π= , 23673544 322

2 =→=→= TGMRT

RvM

RMM

LLT π

s = 27.4 días

b) La energía cinética de la Luna. (1 punto)

SOL: 282 1082.32/2/ ⋅=== RGMMvME TLLc J

c) A qué distancia de la Tierra se cancela la fuerza neta ejercida por la Luna y la Tierra sobre un cuerpo allí situado. (1 punto)

SOL: 822 10456.39.0)/(/ ⋅==→−= RxxRmGMxmGM LT m