Física

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1 Física 1

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4 Física 4

5 Física 5

6 CASTILLA Y LEÓN MODELO CURSO SOLUCIÓN DE LA PRUEBA DE ACCESO AUTOR: Tomás Caballeo Rodíguez Opción A a) Se llama campo a la magnitud física definida en cada punto de una egión del espacio. Si la magnitud es de natualeza escala, tendemos un campo escala, mientas que si es de natualeza vectoial tendemos un campo vectoial. Un ejemplo de los campos vectoiales son los campos de fuezas, que incluyen, ente otos, los campos gavitatoio y eléctico. Po lo tanto, podemos defini el campo gavitatoio como la magnitud física g " definida en una egión del espacio. También podemos defini el campo gavitatoio ceado po una masa como la egión del espacio donde se ejecen fuezas atactivas sobe otas masas. Los campos gavitatoios se epesentan gáficamente mediante líneas de campo, y las dos magnitudes físicas que los definen son la intensidad del campo y el potencial gavitatoio. Paa detecta y medi cómo es un campo gavitatoio, es peciso intoduci una masa testigo o de pueba. Así, definimos la intensidad del campo gavitatoio en un punto del espacio, g ", como la fueza gavitatoia que actúa sobe la unidad de masa colocada en él: Gmm' g " " " u F Gm u " m' m' Donde m' es la masa testigo. Su módulo es: Gm g Y su diección y sentido, la ejecida po m sobe m'. Su unidad es el N/kg m/s. m u La intensidad del campo gavitatoio teeste puede medise de vaias maneas, una de las cuales consiste en utiliza un péndulo simple, cuyo peiodo es: T l g g m Despejando: 4 l g Po lo que basta con sabe cuál es la longitud del hilo y medi el peiodo del péndulo con un conómeto paa conoce la intensidad del campo gavitatoio teeste. b) En la supeficie teeste: g 0 9,8 m/s. A la altua h, g' 9,8 5 % de 9,8 9,1 m/s. Utilizando las expesiones de la gavedad: GM T GM T g 0 g' R (R T h) T Dividiendo ambas expesiones: g (R 9,8 ms (R T h) T h) 0 g' R 9,1 ms T R T Extayendo la aíz cuadada a los dos miembos de la igualdad: R T h 1,06 1,06R T R T h h 0,06R T 0, km 165,6 km 40 vib 4 4,5 m a) Datos: A 0, m; f Hz; v 0 s 10 s 0,45 m/s. Con estos datos hallamos y k: 4 8 f Hz ad/s 8 ad s k 6,7 ad/m v 0,45 ms La ecuación de la onda es: y(x,t) A sen (t kx) Sustituyendo: y(x,t) 0, sen (unidades SI) b) La fase es: Paa el punto 1: 1 R T 8 t 6,7x 8 8 T t 6,7x (ad) t 6,7x 1 (ad) Oxfod Univesity Pess España, S. A. Física 6

7 CASTILLA Y LEÓN MODELO CURSO Paa el punto : 8 t 6,7x (ad) La difeencia de fase es: 1 6,7 (x 1 x ) Como x 1 x 0, m, entonces: 6,70, 1,5 ad a) La miopía se debe a un exceso de potencia: la imagen de los objetos lejanos se foma delante de la etina, po lo que no es nítida. Sus puntos emoto y póximo están más ceca de lo nomal, po lo que los miopes ven bien de ceca peo mal de lejos. Se coige con lentes divegentes. Paa halla 0 volvemos a aplica la ley de Snell a la entada del ayo incidente: n sen 0 n 1 sen V 1 sen 0 1,5 sen 16, Opeando: 0 5 a) No, no puede ponese en movimiento en un campo magnético. La fueza que actúa sobe una caga dento de un campo magnético (fueza de Loentz) viene dada po: F " q (v " " B ) Si el electón está en eposo, v " 0, entonces F " 0. Al no apaece ninguna fueza sobe el mismo, seguiá en eposo. Sin embago, sí que se pondá en movimiento en un campo eléctico. En este tipo de campo apaeceía sobe el electón una fueza eléctica dada po: F " e qe " Como la caga es negativa, la F " e tendía sentido contaio al del campo eléctico E " y el electón se pondía en movimiento con un MRUA, cuya aceleación seía: qe " ma " a " qe " m Miopia. F e q b) Miopia coegida. n = 1 θ 0 90 o n = 1,46 n 1= 1,5 Calculamos en pime luga el valo del ángulo límite ente el núcleo y el evestimiento: n 1 sen it lim n sen 90 1,5 sen it lim 1,46 sen 90 Opeando: it lim 7,8 El ángulo V de entada a la fiba óptica es: V 90 7,8 16, i lim b) Las coientes altenas son aquellas que cambian peiódicamente de sentido. Las patículas se mueven en un sentido y, al cabo de cieto tiempo, lo hacen en sentido contaio. Estas coientes se poducen en unos apaatos llamados altenadoes. Imaginemos una espia ectangula que gia con velocidad angula constante,, ente los polos de un imán. Al gia, hace que el flujo magnético vaíe a tavés de la supeficie limitada po ella, con lo que oigina una coiente inducida. Los extemos del cicuito están soldados a dos anillas que gian con él y, mediante dos escobillas, se toma la coiente, que es llevada a un cicuito exteio. El peiodo de la coiente altena así oiginado es igual al peiodo de otación de la espia. N S α B E S Oxfod Univesity Pess España, S. A. Física 7

8 CASTILLA Y LEÓN MODELO CURSO El flujo magnético que ataviesa la espia ectangula es: B ds B S BS cos t s Vemos que el flujo vaía con el tiempo, lo que daá luga a la geneación de una fueza electomotiz inducida instantánea, ε, que según la ley de Faaday- Lenz calculaemos de la siguiente manea: d ε BS(sen t)bs sen tε 0 sen t dt Se obseva que ε vaía con el tiempo según una función senoidal. Puesto que pasa po valoes positivos y negativos, la coiente que se oigina consistiá en una vibación de las cagas y no en un tasiego de cagas en un solo sentido; de ahí los nombes de coiente altena y de altenado. Si se sustituye el cuado ectangula de una espia po oto de N espias, la fem esultante seá: ε Nε 0 sen t a) 1H 1 H 4 He 1 0 n Deuteio Titio Helio Neutón El defecto de masa que tiene luga en la eacción es: m(,0141 u,04 u)(4,006 u1,0087 u) 0,045 4 u b) Calculamos la enegía que se despende po cada átomo de Helio fomado: Emc 0,045 4 u1, kg/u(10 8 m/s) 6, J/átomo En g de Helio que se poducen diaiamente, tenemos el siguiente númeo de átomos: 1 mol 6,0 10 átomos g,01 10 átomos 4g 1 mol Po lo tanto, la enegía despendida diaiamente es: J E 6, ,01 10 átomos átomo, J La potencia seá: E, J P,6 MeW t s Como el endimiento de la cental es del 0 %, la potencia eal seá: 0 % de,6 MeW 7,1 MeW Opción B a) El adio de la óbita del satélite geoestacionaio es R T h. Igualamos la fueza gavitatoia con la centípeta: F g F c Simplificando y teniendo en cuenta que v o : T GM T 4 GM T T 4 T Y despejando y sustituyendo los datos: GM TT 4 R T M T GM T m s h F g m s v o ms v 0 6, Nm kg 5, kg ( s) 4 4, m Paa temina, hallamos h: h R T 4, m 6, m 5, m km b) Igualamos la enegía mecánica en la supeficie teeste y en la óbita de adio : E m(st) E m() E c(st) E p(st) E m() O bien: GM T m 1 GM T m E c(st) R T E c(st) GM T m 1 R T 1 6, N m /kg 5, kg kg 6, m 1 4,5 10 m 6 4, J Esta es la enegía que hay que suministale en la supeficie teeste paa alcanza dicha óbita. Oxfod Univesity Pess España, S. A. Física 8

9 CASTILLA Y LEÓN MODELO CURSO a) La velocidad de popagación de las ondas depende de las caacteísticas del medio po el que se popaga la onda (en los líquidos: de la compesibilidad y de la densidad), peo no de las del foco. Como v f, depende tanto del foco como del medio de popagación. En este caso, si aumenta la fecuencia, disminuye la longitud de onda, paa que se siga cumpliendo v f. b) Según el efecto Dopple, siempe que hay un acecamiento del obsevado, del foco o de ambos, el sonido se hace más agudo, es deci, aumenta su fecuencia. Esto puede deducise de la expesión geneal: f ' f 0 En este caso, v 0 0 y v F es negativa (po convenio de signos), po lo que f' f 0 (la fecuencia apaente es mayo que la eal). La longitud de onda que llega a nuestos oídos, v sin embago, disminuye, ya que '. Es deci, f' ' y f' son invesamente popocionales, po lo que al aumenta f', disminuye '. La velocidad del sonido en el aie no vaía con el movimiento del foco o del obsevado, depende de las caacteísticas del medio. a.1) No. Colocando la caa ente el cento de cuvatua, C, y el foco, F, la imagen que se obtiene es eal, invetida y mayo. y Donde hay que coloca la caa es ente el foco, F, y el cento óptico, O. Así obtenemos una imagen vitual, deecha y aumentada, que es lo que se petende. C C y F v v 0 v v F y F O O y a.) El micoscopio compuesto está fomado po dos lentes convegentes: el objetivo, de pequeña distancia focal, y el ocula, de mayo distancia focal. y F Ob Cieto, vemos que la imagen final, y'', es vitual, invetida y mayo. b) Paa no ve desde fuea el punto luminoso, los ayos que salen del mismo deben sufi eflexión total y queda atapados en la piscina, po lo que hay que calcula el ángulo límite de incidencia, a pati del cual se poduce la eflexión total. n =1 n 1=1, Objetivo O Ocula F' Ob F Oc O F' Oc y' y'' m Aplicamos la ley de Snell: n 1 sen it lim n sen 90 1, sen it lim 1 1 it lim 48,75º Paa halla : tg 48,75,8 m m El diámeto mínimo del disco opaco es el doble de d 4,56 m. B Como v " B ", la fueza magnética es una fueza centípeta que obliga a la patícula a descibi una tayectoia cicula: i lim mv F M F c qvb R R o 90 i lim Q Q v P(q,m) R mv qb Oxfod Univesity Pess España, S. A. Física 9

10 CASTILLA Y LEÓN MODELO CURSO El tiempo que se tada en ecoe QQ (la semicicunfeencia completa) es: a) Caga q: T R' R R' R T' v v v Tanto el adio como el tiempo son la mitad de los de la patícula P. b) Velocidad v: R'' R v R R'' R R T'' T v v v Ahoa el adio es el doble peo el tiempo es el mismo. a) El efecto fotoeléctico consiste en la emisión de electones po la supeficie de un metal cuando una luz de fecuencia suficientemente elevada incide sobe él. mv qb mv qb R v La luz incide sobe el cátodo y povoca la emisión de electones, algunos de los cuales llegan al ánodo, y el ampeímeto detecta la coiente. La Física clásica, mediante la teoía ondulatoia de la luz, que supone un tanspote continuo de enegía, no podía explica lo siguiente: La enegía de los electones emitidos es independiente de la intensidad de la luz incidente, al contaio que en la teoía ondulatoia, donde la enegía de los electones emitidos aumenta con la intensidad de la luz. Los electones se emiten de foma instantánea a la llegada de la luz; sin embago, si la enegía de la luz incidente llegaa de manea continua, los átomos de la supeficie del metal tadaían mucho tiempo en tene enegía suficiente paa abandona la supeficie. R A + T La enegía de los electones emitidos depende de la fecuencia de la adiación incidente y po debajo de una fecuencia f 0, llamada fecuencia umbal popia de cada metal, no existe emisión electónica. Paa explica estos hechos, Einstein, basándose en la teoía de los cuantos de Planck, popuso que la luz no solo se emite en foma de cuantos, sino que también se popaga en foma de cuantos, que pasan a denominase fotones; la enegía de un fotón es: hc E hf Po tanto, si la enegía de los fotones incidentes (E) es supeio a la enegía umbal o función de tabajo: hc hf 0, los electones seán libeados y la enegía 0 sobante seá la enegía cinética máxima de los electones libeados. Po lo que la ecuación de Einstein del efecto fotoeléctico queda de la foma: 1 E E c max hf hf 0 mv max b) Radiación de 400 nm 10 9 m/nm m. La enegía que le coesponde es: hc 6, Js 10 8 m E 4, m m Radiación de ' 500 nm 10 9 m/nm m. La enegía que le coesponde es: hc 6, Js 10 8 m E', m ' m Como: v máx v' máx E cmáx 4E' cmáx Sustituimos en la ecuación de Einstein del efecto fotoeléctico: E E cmáx Paa la adiación 1: 4, J 4E' cmáx Paa la adiación :, J E' cmáx Dividiendo las dos expesiones: 4, m 4, m Y opeando, obtenemos que, J. Oxfod Univesity Pess España, S. A. Física 10