Examen resuelto de Física — Ordinaria 2020

Una onda armónica senoidal transversal se propaga en sentido positivo del eje X con frecuencia 10 Hz, velocidad de propagación 20 m/s, amplitud 0,05 m y fase inicial nula. Determine: a) La ecuación de la onda. b) La velocidad de vibración de un punto situado en x = 20 cm en el instante t = 0,15 s. c) La distancia entre dos puntos cuya diferencia de fase, en un determinado instante, es π/6 rad.

Un meteorito de 400 kg de masa cae en caída libre hacia el centro de la Tierra. Cuando se encuentra a una altura de 500 km tiene una velocidad de 20 m/s. Determine: a) El peso del meteorito a dicha altura. b) La energía mecánica del meteorito a dicha altura. c) La velocidad con la que impactará sobre la superficie terrestre (despreciando la fricción con la atmósfera). Datos: $G=6{,}673\cdot 10^{-11}\,\text{N·m}^2\text{/kg}^2$; $M_T=5{,}98\cdot 10^{24}\,\text{kg}$; $R_T=6370\,\text{km}$.

Enuncie la Ley de Faraday-Henry y Lenz. Calcule el valor máximo de la corriente eléctrica inducida en una espira de resistencia $5\,\Omega$, sabiendo que el flujo magnético a través de la misma viene dado por $\Phi(t)=5\cos(5t)\,\text{T·m}^2$.

Una superficie plana separa dos medios de índices de refracción distintos $n_1$ y $n_2$. Un rayo de luz incide desde el medio de índice $n_1$. Justifique brevemente si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones: a) El rayo incidente, el reflejado y el refractado están en el mismo plano. b) Si $n_1>n_2$ se produce reflexión total para cualquier ángulo de incidencia.

Explique qué son las líneas de campo eléctrico y las superficies equipotenciales. Dibuje esquemáticamente las líneas de campo y las superficies equipotenciales correspondientes a una carga puntual positiva.

En una cierta región del espacio se mueve un protón a la velocidad de $1\cdot 10^{4}\,\text{km/h}$. Calcule el momento lineal y la longitud de onda de De Broglie asociada a dicho protón. Datos: $h=6{,}63\cdot 10^{-34}\,\text{J·s}$; $m_p=1{,}67\cdot 10^{-27}\,\text{kg}$.

En el banco óptico del laboratorio disponemos de una lente cuya focal es $f'=-20\,\text{cm}$. a) Determine la posición y el tamaño de la imagen de un objeto de 5 cm de altura cuando se coloca a 30 cm de la lente. b) Determine la posición y el tamaño de la imagen de un objeto de 5 cm de altura cuando se coloca a 10 cm de la lente. c) Realice los diagramas de rayos en las situaciones anteriores y calcule la potencia de la lente.

Dos partículas con cargas $+1\,\mu\text{C}$ y $-1\,\mu\text{C}$ están situadas en los puntos del plano XY de coordenadas $(-1,0)$ y $(1,0)$ respectivamente (en metros). Calcule: a) El vector campo eléctrico en (0,3). b) El potencial eléctrico en los puntos (1,1) y (3,3). c) El trabajo realizado por el campo para llevar una carga de $+1\,\text{C}$ desde (1,1) hasta (3,3). Dato: $K=9\cdot 10^{9}\,\text{N·m}^2\text{·C}^{-2}$.

Un movimiento ondulatorio se propaga según la ecuación $y(x,t)=\sin(4t-5x)$, con t en segundos y x en metros. Calcule la velocidad de propagación y la longitud de onda.

Un satélite geoestacionario describe una órbita circular en torno a la Tierra. Determine la energía mecánica si la masa del satélite es 70 kg. Datos: $G=6{,}673\cdot 10^{-11}\,\text{N·m}^2\text{/kg}^2$; $M_T=5{,}98\cdot 10^{24}\,\text{kg}$; $R_T=6370\,\text{km}$.

Un protón que se mueve con velocidad constante en el sentido positivo del eje X penetra en una región del espacio donde hay un campo eléctrico $\vec{E}=-3{,}5\cdot 10^{5}\,\hat{i}\,\text{(N/C)}$ y un campo magnético $\vec{B}=2\,\hat{j}\,\text{(T)}$. Determine el módulo de la velocidad que debe llevar el protón para atravesar la región sin ser desviado.

¿Qué se entiende por energía de enlace nuclear? Determine la energía de enlace por nucleón del ${}^{14}_{6}\text{C}$, cuya masa atómica vale 14,0032 u. Datos: $m_{protón}=1{,}0073\,\text{u}$; $m_{neutrón}=1{,}0087\,\text{u}$; $1\,\text{u}=931{,}5\,\text{MeV}/c^2$.