Examen resuelto de FísicaExtraordinaria 2025

Cantabria7 problemas · 4 apartados100% Resuelto
1
1
Gravitación
Satélite artificial en órbita circular
2.5 pts

Un satélite artificial gira en una órbita circular a una altura de 500 km sobre la superficie terrestre.

a)
Deducir la expresión para la velocidad del satélite, y calcular su valor.
(1 pt)
b)
El periodo orbital del satélite.
(1 pt)
c)
Comparar el valor del campo gravitatorio en la órbita con el correspondiente sobre la superficie terrestre.
(0.5 pts)
2
2
Campo gravitatorio
Campo gravitatorio de dos masas puntuales
2.5 pts

Dos cuerpos de masas m1=100  kgm_1 = 100 \; kg\text{kg} y m2=500  kgm_2 = 500 \; kg\text{kg}, se encuentran fijos en los puntos (-5,0) m y (10,0) m respectivamente.

a)
Calcular y representar gráficamente el vector campo gravitatorio debido a las masas m₁ y m₂ en el origen de coordenadas.
(1 pt)
b)
Calcular el valor del potencial gravitatorio en el origen de coordenadas.
(1 pt)
c)
Calcular el trabajo realizado por el campo gravitatorio sobre un objeto de 10 kg cuando se desplaza desde el origen de coordenadas hasta un punto infinitamente alejado de m₁ y m₂. Interpreta el signo del trabajo calculado.
(0.5 pts)
3
3
Campo eléctrico
Distribución de cargas eléctricas
2.5 pts

Tres cargas q1q_1, q2q_2 y q3q_3 (Figura 3.1) se colocan en los puntos (0,0) m, (0,3) m y (2,2) m respectivamente, como se muestra en la figura. Las cargas q1q_1 y q2q_2 valen 5 μC. Además, el potencial en el punto (1,1) m es 45,6 kV.

a)
El valor de la carga q₃.
(0.5 pts)
b)
El trabajo necesario para trasladar una carga de 2 μC desde el punto (1,1) m hasta (0,2) m, interpretando razonadamente el signo del trabajo obtenido.
(1 pt)
c)
El vector campo eléctrico en el punto (0,2) m debido a las cargas q₁, q₂ y q₃.
(1 pt)
4
4
Inducción electromagnética
Bobina en campo magnético variable
2.5 pts

Una bobina formada por 250 espiras circulares de radio 2 cm está situada en el interior de un campo magnético uniforme, dirigido según el eje de la bobina, de módulo B(t)=0,5t(1t)B(t) = 0{,}5t(1 - t), donde BB y tt vienen dados en unidades SI.

a)
El flujo magnético en la bobina en t = 2 s.
(1 pt)
b)
La fuerza electromotriz inducida en la bobina en t = 2 s.
(1 pt)
c)
El instante en el que la fuerza electromotriz inducida es nula.
(0.5 pts)
5
5
Ondas sonoras
Ondas sonoras emitidas por un violín
2.5 pts

Un violín emite ondas sonoras con una potencia de 102  W10^{-2} \; W\text{W} y una frecuencia de 1200 Hz.

Datos: velocidad del sonido en el aire: vs=340  m/sv_s = 340 \; m/s\text{m/s}. La mínima intensidad que percibe el oído humano es I0=1012  W/m2I_0 = 10^{-12} \; W/m2\text{W/m}^2.

a)
Las ondas sonoras, ¿son longitudinales o transversales? ¿Cuál es la principal diferencia entre ambos tipos de onda?
(1 pt)
b)
¿Cuál es la longitud de la onda emitida por el violín?
(0.5 pts)
c)
Calcular el nivel de intensidad sonora que percibe un oyente situado a 10 m generado por 15 violines de una orquesta tocando al unísono.
(1 pt)
6
6
Óptica
Refracción y reflexión total de la luz
2.5 pts

Un rayo de luz monocromático se propaga por el aire con una frecuencia de 51014  Hz5 1014  Hz\cdot 10^{14} \; \text{Hz} y atraviesa un segundo medio de índice de refracción n2=1,55n_2 = 1{,}55.

Dato: índice de refracción del aire: naire=1n_{\text{aire}} = 1.

a)
Calcular la longitud de onda del rayo cuando se propaga por el aire.
(0.75 pts)
b)
Calcular la frecuencia y la longitud de onda del rayo cuando se propaga por el segundo medio.
(1 pt)
c)
¿Con qué ángulos debe incidir el rayo si viaja por el segundo medio al volver al aire, para que se obtenga reflexión total?
(0.75 pts)
7
7
Efecto fotoeléctrico
Efecto fotoeléctrico en aluminio
2.5 pts

Se ilumina una superficie de aluminio, cuyo trabajo de extracción es W0=4,3  eVW_0 = 4{,}3 \; eV\text{eV}, con radiación monocromática de longitud de onda λ=2107  mλ=2107  m\lambda = 2 \cdot 10^{-7} \; \text{m}.

Dato: 1  eV=1,61019  J1 \; eV=1,61019  J\text{eV} = 1{,}6 \cdot 10^{-19} \; \text{J}.

a)
La velocidad máxima de los electrones emitidos.
(1 pt)
b)
El potencial de frenado de los electrones emitidos.
(0.75 pts)
c)
El rango de longitudes de onda para que se produzca efecto fotoeléctrico en el aluminio.
(0.75 pts)
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