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Examen resuelto de Física — Ordinaria 2024

Asturias10 problemas · elegir 5100% Resuelto

Pregunta 1

2 puntos(0,5 + 0,5 + 1)

Gravitación

Planeta Mercurio: masa, peso y velocidad de escape

El planeta Mercurio tiene una gravedad en su superficie de

0\text{,}37

veces la gravedad terrestre y su radio es

0\text{,}387

veces el radio de la Tierra.

Calcula la masa del planeta Mercurio.

(0,5 pts)

Determina el peso en la superficie de Mercurio de un cuerpo que en la Tierra pesa 20 N.

(0,5 pts)

¿Cuál sería la velocidad de escape de un objeto lanzado desde la superficie de Mercurio?

(1 pt)

Pregunta 2

2 puntos(0,5 + 1 + 0,5)

Gravitación

Satélite en órbita circular: masa del planeta, velocidad de lanzamiento y órbita

Un satélite artificial describe una órbita circular a una altura de

h = 20\,000\,\text{km}

alrededor de un planeta de radio

R_P = 5\,000\,\text{km}

y aceleración de la gravedad en superficie

g_{SP} = 8\text{,}2\,\text{m/s}^2

Calcula la masa del planeta.

(0,5 pts)

Determina la velocidad mínima de lanzamiento desde la superficie para alcanzar dicha órbita.

(1 pt)

Calcula la velocidad orbital y el periodo.

(0,5 pts)

Pregunta 3

2 puntos(1 + 0,5 + 0,5)

Campo eléctrico

Tres cargas en un cuadrado: campo, potencial y trabajo

Tres cargas puntuales

q_1 = 8\,\mu\text{C}

q_2 = q_3 = -4\,\mu\text{C}

se colocan en los vértices de un cuadrado de lado 2 m:

q_1

O(0,0)

q_2

A(2,0)\,\text{m}

q_3

B(0,2)\,\text{m}

Determina el campo eléctrico en el centro del cuadrado C(1,1) m.

(1 pt)

Calcula el potencial eléctrico en C y en el cuarto vértice D(2,2) m.

(0,5 pts)

Trabajo para llevar q4 = 3 nC desde D hasta C. Justifica el signo.

(0,5 pts)

Pregunta 4

2 puntos(1,5 + 0,5)

Campo magnético

Fuerza sobre electrón cerca de hilo rectilíneo

Un hilo conductor rectilíneo muy largo dispuesto según el eje

OY

lleva una corriente

I = 1\,\text{A}

en el sentido positivo. Un electrón en el plano XY, a distancia

d = 10^{-1}\,\text{m}

del conductor, se mueve con velocidad

\vec{v} = 10^{6}\,\vec{i}\,\text{m/s}

Esquema de v, B y F. Módulo, dirección y sentido de la fuerza.

(1,5 pts)

Si la velocidad fuese según OY, ¿cuál sería la nueva fuerza?

(0,5 pts)

Pregunta 5

2 puntos(1 + 1)

Ondas (sonido)

Sala de fiestas con 6 altavoces: potencia y nivel sonoro

Una sala de fiestas dispone de una pista circular con 6 altavoces idénticos dispuestos simétricamente alrededor, todos a

d = 10\,\text{m}

del centro. El bailarín en el centro percibe

S_T = 120\,\text{dB}

Potencia de cada altavoz.

(1 pt)

Si se estropean 3 altavoces, nuevo nivel de intensidad sonora.

(1 pt)

Pregunta 6

2 puntos(1 + 1)

Ondas

Onda transversal en cuerda: ecuación y velocidad de oscilación

Una onda transversal se propaga por una cuerda en el sentido positivo del eje X con velocidad

v = 4\,\text{m/s}

. Amplitud

A = 0\text{,}8\,\text{m}

, frecuencia angular

\omega = \pi/4\,\text{rad/s}

. En

t=0\,\text{s}

, el punto en

x=0

tiene aceleración máxima y positiva.

Expresión matemática de la onda.

(1 pt)

Velocidad de oscilación en

x = 2\,\text{m}

t = 10\,\text{s}

(1 pt)

Pregunta 7

2 puntos(1 + 1)

Óptica

Lente convergente: imagen virtual del doble de tamaño

Un sistema óptico consta de una lente delgada convergente de distancia focal

f' = 0\text{,}4\,\text{m}

Distancia del objeto (altura 5 cm) para obtener una imagen virtual, derecha y doble.

(1 pt)

Trazado de rayos e identificación de elementos.

(1 pt)

Pregunta 8

2 puntos(0,5 + 1 + 0,5)

Óptica (refracción)

Rayo monocromático y reflexión total

Un rayo de luz monocromático se propaga por el aire con frecuencia

f_0 = 3\text{,}75\cdot10^{14}\,\text{Hz}

y atraviesa un medio de índice

n_2 = 1\text{,}45

Longitud de onda en el aire.

(0,5 pts)

Frecuencia y longitud de onda en el segundo medio.

(1 pt)

Ángulo de incidencia desde el medio 2 al aire para reflexión total.

(0,5 pts)

Pregunta 9

2 puntos(1 + 1)

Efecto fotoeléctrico

Efecto fotoeléctrico en cobre

El trabajo de extracción del cobre es

W_{Cu} = 4\text{,}7\,\text{eV}

Frecuencia umbral del efecto fotoeléctrico.

(1 pt)

Potencial de frenado al irradiar con

\lambda = 190\,\text{nm}

(1 pt)

Pregunta 10

2 puntos(1 + 1)

Física moderna (relatividad)

Electrón relativista con energía cinética de un fotón

Un electrón relativista adquiere una energía cinética igual a la energía de un fotón con longitud de onda en el vacío

\lambda = 6\cdot10^{-12}\,\text{m}

Energía cinética del electrón en eV.

(1 pt)

Velocidad del electrón.

(1 pt)

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