Examen resuelto de FísicaOrdinaria 2025

gravitacioncampo-electricocampo-magneticoondasopticafisica-nuclearefecto-fotoelectrico
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Interacción gravitatoria
Aceleración gravitatoria a 400 km de altura
1 pt
¿Cuál es el módulo de la aceleración de un objeto situado a una altura de 400 km por encima de la superficie terrestre?
Datos: G=6,671011  N m2/kg2G = 6{,}67 1011  N m2/kg2\cdot 10^{-11}\;\text{N m}^2/\text{kg}^2; MT=5,981024  kgM_T = 5{,}98 1024  kg\cdot 10^{24}\;\text{kg}; RT=6,37106  mR_T = 6{,}37 106  m\cdot 10^6\;\text{m}.
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Interacción gravitatoria
Energía total en órbita circular y relación con energía potencial
1,5 pts
Demostrar que la energía total de un satélite que describe una órbita circular es igual a la mitad de su energía potencial.
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Interacción gravitatoria
Potencial gravitatorio y trabajo para llevar masa al infinito
1 pt1,5 pts
En el punto A (2, 0) se sitúa una masa de 2 kg y en el punto B (5, 0) se coloca otra de 4 kg. Si las longitudes se miden en metros:
a) Calcule el potencial del campo gravitatorio en el punto C (2, 4). (1 punto)
b) Si se sitúa una masa de 1 kg en el origen de coordenadas, calcule el vector fuerza resultante que actúa sobre ella y el trabajo realizado para llevar esa masa desde el origen de coordenadas hasta el infinito. (1,5 puntos)
Dato: G=6,671011  N m2/kg2G = 6{,}67 1011  N m2/kg2\cdot 10^{-11}\;\text{N m}^2/\text{kg}^2.
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Interacción electromagnética
Dipolo eléctrico: fuerza electrostática y trabajo
1,25 pts1,25 pts
Un dipolo está formado por dos cargas puntuales, q1=+3  nCq_1 = +3\;nC\text{nC} y q2=3  nCq_2 = -3\;nC\text{nC}, separadas una distancia de 3 cm. Otra partícula, de carga q3=+2  nCq_3 = +2\;nC\text{nC}, se coloca en reposo en un punto A entre las cargas anteriores a una distancia de 1 cm de la carga positiva. Calcule:
a) El vector fuerza electrostática que ejercen q1q_1 y q2q_2 sobre q3q_3. (1,25 puntos)
b) El trabajo para trasladar la partícula de carga q3q_3 desde el punto A hasta otro punto B, también situado entre las otras dos cargas y que dista 1 cm de la carga negativa. (1,25 puntos)
Datos: K=9109  N m2/C2K = 9 109  N m2/C2\cdot 10^9\;\text{N m}^2/\text{C}^2.
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Interacción electromagnética
Campo magnético de dos hilos conductores paralelos
1,25 pts
Dos hilos conductores rectilíneos infinitos y paralelos, recorridos por corrientes I1=10  AI_1 = 10\;A\text{A} e I2=20  AI_2 = 20\;A\text{A} según el sentido positivo del eje Y de un sistema de coordenadas, están separados por una distancia de 10 cm. Calcule el vector campo magnético creado en un punto situado en el plano que contiene a los dos conductores, a una distancia de 10 cm del primer conductor y de 20 cm del segundo.
Datos: μ0=4π107  N/A2\mu_0 = 4π107  N/A2\pi \cdot 10^{-7}\;\text{N/A}^2.
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Interacción electromagnética
Partículas alfa aceleradas en campo magnético
1,5 pts
Se aceleran partículas αα\alpha, partiendo del reposo, mediante una diferencia de potencial de 1 kV, penetrando a continuación en un campo magnético de 0,20 T y dirección perpendicular al movimiento de las partículas. Calcule el radio de la trayectoria que recorren dichas partículas.
Datos: mα=6,681027  kgm_α=6,681027  kg\alpha = 6{,}68 \cdot 10^{-27}\;\text{kg}; qα=3,201019  Cq_α=3,201019  C\alpha = 3{,}20 \cdot 10^{-19}\;\text{C}.
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Vibraciones y ondas
Movimiento armónico simple: amplitud, fase y ecuaciones
1,5 pts1 pt
Un objeto oscila, siguiendo un movimiento armónico simple, con una frecuencia angular ω=8  rad/sω=8  rad/s\omega = 8\;\text{rad/s}. A tiempo t=0t = 0, el objeto se encuentra en x=4  cmx = 4\;cm\text{cm} y posee una velocidad v=25  cm/sv = 25\;cm/s\text{cm/s}.
a) Determine la amplitud y la fase inicial para este movimiento. (1,5 puntos)
b) Escriba la ecuación de la posición y de la velocidad del objeto. (1 punto)
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Óptica
Proyección de diapositiva: diagrama de rayos y potencia
1,25 pts1,25 pts
Se desea proyectar una diapositiva de 2 cm de altura sobre una pantalla situada a 3 m de la misma, de forma que la imagen sea invertida y de 50 cm de altura.
a) Realice el diagrama de rayos de la situación planteada y calcule la distancia del objeto a la lente del proyector. (1,25 puntos)
b) Calcule la potencia de la lente del proyector. (1,25 puntos)
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Física nuclear
Energía de enlace del deuterio y del helio-4
1,25 pts
Calcule, en MeV, la energía de enlace de los núcleos 12H{}^{2}_{1}H\text{H} y 24He{}^{4}_{2}He\text{He}. ¿Cuál de estos dos núcleos es más estable?
Datos: 1  eV=1,601019  J1\;eV=1,601019  J\text{eV} = 1{,}60 \cdot 10^{-19}\;\text{J}; 1  u=1,661027  kg1\;u=1,661027  kg\text{u} = 1{,}66 \cdot 10^{-27}\;\text{kg}; mp=1,00759  um_p = 1{,}00759\;u\text{u}; mn=1,00899  um_n = 1{,}00899\;u\text{u}; m(12H)=3,01700  um({}^{2}_{1}H)=3,01700  u\text{H}) = 3{,}01700\;\text{u}; m(24He)=3,01699  um({}^{4}_{2}He)=3,01699  u\text{He}) = 3{,}01699\;\text{u}.
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Física cuántica
Relación de longitudes de onda de De Broglie
1,25 pts
Suponga dos partículas subatómicas A y B que poseen la misma energía cinética. Si la masa de la partícula B es 2000 veces mayor que la de la partícula A, determine la relación entre las longitudes de onda de De Broglie de ambas partículas.
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Efecto fotoeléctrico
Efecto fotoeléctrico en aluminio
1,25 pts1,25 pts
Un haz de radiación electromagnética de longitud de onda 2107  m2 107  m\cdot 10^{-7}\;\text{m} incide sobre una superficie de aluminio. Si el trabajo de extracción del aluminio es 4,2  eV4{,}2\;eV\text{eV}, calcule:
a) La energía cinética de los fotoelectrones emitidos y el potencial de frenado. (1,25 puntos)
b) La longitud de onda umbral para el aluminio. (1,25 puntos)
Datos: qe=1,601019  Cq_e = 1{,}60 1019  C\cdot 10^{-19}\;\text{C}; h=6,631034  J⋅sh = 6{,}63 1034  J⋅s\cdot 10^{-34}\;\text{J·s}; c=3108  m/sc = 3 108  m/s\cdot 10^8\;\text{m/s}; 1  eV=1,601019  J1\;eV=1,601019  J\text{eV} = 1{,}60 \cdot 10^{-19}\;\text{J}.
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