SOLUCIÓN DE LA PRUEBA DE ACCESO

Transcripción

1 Física

2 Física

3 SOLUCIÓN DE LA RUEBA DE ACCESO AUTOR: Tomás Caballeo Rodíguez Opción A oblemas a) La aceleación de la gavedad en la supeficie del planeta seá: GM 6,67 0 Nm /kg kg g p R p (3 0 6 m), m/s b) El adio de la óbita del satélite o distancia ente los centos es: R p h m m 3, m La fueza gavitatoia que ejece el planeta sobe el satélite es: GM m s F g 6,67 0 Nm /kg kg 0 kg (3, m) 0,436 N c) aa calcula la velocidad obital del satélite igualamos la fueza gavitatoia con la fueza centípeta: despejando: y sustituyendo: F g F c v 0 GM m s m s v 0 6,67 0 Nm /kg kg v 0 8,6 m/s 3, m a) Expesamos la enegía umbal o tabajo de extacción en Julios:,5 ev,6 0 9 J/eV J Calculamos la E c máx de los electones emitidos: R p h F g GM p E c máx mv máx 9, 0 3 kg (0 6 m/s) 4, J v 0 Aplicamos la ecuación del efecto fotoeléctico paa halla la enegía incidente: E E c máx E J 4, J po lo tanto E 8, J y paa halla la fecuencia de la luz incidente: E 8, J E h,9 0 5 Hz h 6, Js b) La de De Boglie se calcula mediante la expesión: h h 6, Js 7, 0 0 m p mv 9, 0 3 kg 0 6 m/s c) Si queemos que la E c máx sea J, sustituimos en la ecuación del efecto fotoeléctico paa calcula la nueva enegía de la luz incidente: E E c máx E J J po lo que E, 0 8 J y de aquí obtenemos la de la luz incidente: hc hc E h E 6, Js30 8 m/s,8 0 7 m, 0 8 J Cuestiones Onda longitudinal es aquella en que la diección de vibación de las patículas del medio coincide con la diección de popagación de la onda. Si en un muelle desplazamos un tozo del mismo a lo lago de su longitud apaecen una seie de compesiones y dilataciones que constituyen las ondas longitudinales. Las ondas sonoas y las ondas sísmicas son también de este tipo. Onda tansvesal es aquella en que la diección de vibación de las patículas del medio es pependicula a la diección de popagación de la onda. Ejemplo: las ondas en una cueda, las ondas electomagnéticas y las ondas sísmicas S. vibación vibación popagación popagación Oxfod Univesity ess España, S. A. Física 3

4 La ley de Faaday-Heny nos dice que la fueza electomotiz inducida que apaece en un cicuito, siempe que vaíe el flujo magnético, es diectamente popocional al númeo de espias y a la apidez de vaiación del flujo magnético. Su expesión es: d N (V) dt El signo menos que apaece en la expesión se conoce como ley de Lenz, según la cual la coiente inducida se opone siempe a la causa que la povoca. Oested obsevó que al hace pasa coiente continua po un hilo, colocado paalelamente a una aguja magnética, esta se oientaba pependiculamente, y llegó al convencimiento de que los imanes y las coientes elécticas poducen efectos similaes o, dicho de ota foma, que las coientes elécticas cean campos magnéticos. es la fecuencia, es deci, el númeo de ciclos descitos en un segundo. 0 es el desfase, es deci, el ángulo ecoido antes de empeza a conta el tiempo; po ejemplo, si 0 / ad la ecuación del MAS seá: x A sen t A cos t El que en la ecuación del MAS apaezca el seno o el coseno dependeá de dónde tomemos el oigen de los tiempos. Ejemplos de MAS los tenemos en una bola colgada de un muelle, en la piel de un tambo golpeado, etcétea. x A x 0 x A Mediante la expeiencia de Oested vemos que las coientes elécticas cean campos magnéticos, y mediante las expeiencias de Faaday y Heny obsevamos lo contaio, es deci, que los campos magnéticos oiginan coientes elécticas. Con estas expeiencias se unifican la electicidad y el magnetismo, en una nueva pate de la física llamada electomagnetismo. La ecuación del MAS es: x A sen (t 0 ) x es la distancia que sepaa al punto oscilante de la posición de equilibio. A es el máximo valo que puede toma la elongación (x) y ecibe el nombe de amplitud. es la pulsación o fecuencia angula con que un punto auxilia ecoe una cicunfeencia con MCU. T T es el peíodo, el tiempo tadado en descibi un ciclo. Cuando un ayo de luz pasa de un medio más efingente (con mayo índice de efacción), como el agua, a oto medio menos efingente (con meno índice de efacción), como el aie, se aleja de la nomal a la supeficie de sepaación, cumpliéndose la ley de Snell de la efacción: n sen i^ n sen ^ Existe un ángulo de incidencia, llamado ángulo limite, al que le coesponde un ángulo de efacción de 90. o encima de ese ángulo límite los ayos ya no salen del pime medio, no se efactan, sino que se eflejan; a este fenómeno se le conoce como eflexión total. aie n agua n,3 i lim Cuando la luz pasa de un medio de n,7 al aie n, el ángulo límite es: ^ n i lim acsen acsen 36,7 n eflexión total Oxfod Univesity ess España, S. A. Física 4

5 Opción B oblemas Si compaamos la ecuación geneal de una onda: y(x,t) A sen (t kx 0 ) con la de nuesto poblema: y(x,t) sen (6t 3x) deducimos que: A m; 6ad/s; k 3 ad/m y 0 0ad a) La velocidad de popagación la podemos calcula como: /k 6 ad/s v m/s T / k 3 ad/m b) La velocidad de vibación o tansvesal de los puntos del medio es: dy v v cos(6t 3x) (m/s) dt x cte que paa el punto x 4 m en el instante t 5s v v cos( ) cos8(ad)7,9 m/s c) La fase de la onda es: 0 (t 3x)ad aa el punto x en el instante t: (t 3x ) aa el punto x en el instante t: (t 3x ) La difeencia de fase es: 3(x x ) 3 m6ad q 4 m q D 65 m 4 m 3 m a) otencial electoestático en C (4, 0) m V c k C i Nm /C 3,8 09 V 3 m 3 m b) Intensidad de campo en C (4, 0) m Los campos ceados po q y q tienen igual módulo: q C E E k Nm /C,8 0 8 N/C 3 m q i i E E C E R E E u,8 0 8 (cos 45i sen 45j) 0 8 i 0 8 j(n/c) E E u,8 0 8 (cos 45 i sen 45j) 0 8 i 0 8 j(n/c) E R E E i(n/c) Líneas de campo eléctico asociado a las dos cagas. c) Hallamos el potencial electoestático en el punto D (,4) m. q v D k i C C Nm /C i i m 65 m 0 0 V El tabajo paa taslada una caga q C desde el infinito al punto D es: W D q (V V D ) C(0V0 0 V) 0 0 J El signo menos indica que el tabajo debe hacelo un agente exteno. Cuestiones La longitud de la vailla paa el obsevado en eposo sobe el eje X viene dado po: l l 0 v c que sustituyendo: l 3m 0,64 c,8 m c Vemos que las longitudes se acotan paa estos obsevadoes, lo cual es una consecuencia de la teoía de la elatividad estingida de Einstein. q q Oxfod Univesity ess España, S. A. Física 5

6 Leyes de la eflexión:.ª Los ayos incidentes, eflejados y la nomal están siempe en el mismo plano..ª El ángulo de incidencia y el de eflexión son siempe iguales i^ ^ Leyes de la efacción:.ª Los ayos incidentes, efactados y la nomal están siempe en el mismo plano..ª Los ángulos de incidencia y efacción cumplen la ley de Snell: n sen i^ n sen ^ a).ª ley o ley de las óbitas: «todos los planetas desciben óbitas elípticas alededo del Sol estando situado este en uno de sus focos». Debido a la pequeña excenticidad de las óbitas, podemos considea que son ciculaes sin comete un gave eo. peihelio sen i^ sen ^ Sol ayo incidente v v ayo incidente medio medio n n.ª ley o ley de las áeas: «tazando una línea que vaya desde el Sol a un planeta deteminado, dicha línea bae áeas iguales a tiempos iguales», es deci, la velocidad aeola es constante. A t, S S S 3 Como consecuencia de esto, los planetas se mueven más ápidamente en el peihelio (el punto más póximo al Sol) que en el afelio (el punto más alejado) s 3 nomal i i a ayo eflejado nomal ayo efactado s afelio Sol 3.ª ley ley o ley de los peíodos: «los cuadados de los peíodos son diectamente popocionales a los cubos de los semiejes mayoes de la elipse». T ka 3 paa óbitas elípticas. T k 3 paa óbitas ciculaes. Tanto el campo gavitatoio como el eléctico son campos de fuezas centales, newtonianos y consevativos (analogías). La ley de gavitación univesal de Newton nos infoma de la fueza con que se ataen dos masas cualesquiea. Gmm Gmm F u F (N) La ley de Coulumb cuantifica las fuezas de atacción o de epulsión ente dos cagas elécticas. qq qq F k u F k (N) q u m u Ente las difeencias más notables, podíamos destaca que: a) Mientas que el campo gavitatoio es univesal (todos los cuepos tienen masa); el campo eléctico solo existe cuando los cuepos están cagados elécticamente. b) Las fuezas del campo gavitatoio son siempe atactivas, mientas que las del campo eléctico pueden se atactivas o epulsivas c) G tiene el mismo valo paa todos los cuepos, mientas que k depende del medio y del sistema de unidades elegido. k es unas 0 0 veces mayo que G, lo que hace que cuando existen simultáneamente fuezas elécticas y gavitatoias estas últimas son despeciables. d) Una masa en eposo o en movimiento cea un campo gavitatoio, peo las cagas elécticas en eposo cean campos elécticos y en movimiento, además, campos magnéticos. F F q m Sol s Oxfod Univesity ess España, S. A. Física 6