SOLUCIÓN DE LA PRUEBA DE ACCESO

Transcripción

1 Física 1

2 Física 2

3 SOLUCIÓN DE LA PRUEBA DE ACCESO AUTOR: Tomás Caballeo Rodíguez Poblemas Opción de poblemas n.º 1 a) La fecuencia es: v 2ms v f f 0,4 Hz 5m La fecuencia angula o pulsación: 4 v 2f 20,4 Hz ad/s 5 El peiodo: 1 1 T 2,5 s f 0,4 Hz Y el númeo de onda: k ad/m 5m 5 b) Como y(0, 0) 0 m, deducimos que el desfase es 0 0 ad. Y, po lo tanto, la ecuación de onda y(x, t) A sen (t kx 0 ), al sustitui, toma la siguiente foma: y(x, t) 0,1 sen (unidades SI) c) El punto de la cueda situado en x 0 descibe un MAS de ecuación: y(t) 0,1 sen 4 5 t 2 5 x 4 5 t (m) a) Como v " es pependicula a B ", la fueza magnética es: F " q (v " B " ) Y el módulo es: F qvb Como F " es pependicula a v ", esta fueza magnética es ealmente una fueza centípeta. Igualando ambas fuezas: mv 2 F M F c qvb R Despejando la velocidad del potón: qbr 1, C 0,1 T 0,2 m v p m 1, kg 1, m/s v e b) El adio de la tayectoia del electón es: mv 9, kg 1, ms R qb 1, C 0,1 T 1, m B " 0,1 k " (saliente) Si suponemos, po ejemplo, que las patículas se mueven en la diección del eje X positivo (v " v " i ), entonces la fueza magnética sobe el potón es: F " qvb (j " ) Y la fueza magnética sobe el electón es: F " qvb ( " j ) c) El peiodo obital del potón es: 2R p 2 0,2 m T p 6,610 7 s v 1, p ms Y el peíodo obital del electón es: 2R 2 1, e m T e 3, s 1, ms Opción de poblemas n.º 2 v e z y a) El objeto está sometido a la atacción gavitatoia del Sol y de la Tiea. Si la fueza gavitatoia neta sobe el objeto es nula, se debe a que: F Sol,m F T,m F M M Sol F M GM S m 2 v v x F Sol m F T GM Tm ' 2 B M T x Oxfod Univesity Pess España, S. A. Física 3

4 Sustituyendo: kg kg/x 2 (1, m x) 2 De donde: (1, x) x 2 Haciendo la aíz cuadada a los dos miembos de la igualdad: 1, x 1 577, x Despejando: x 2, m km Es la distancia ente el objeto y el cento de la Tiea. b) La fueza que el objeto ejece sobe la Tiea es la misma que la Tiea ejece sobe el objeto, ya que son fuezas de acción y eacción. Su valo es: GM T m F 2 6, Nm 2 kg kg 20 kg 0,118 N (2, m) 2 c) m F m,t F T,m Esta fueza de atacción gavitatoia comunicaía a la Tiea una aceleación de valo: F 0,118 N F M T a a m/s 2 M T kg Vemos que es una aceleación despeciable, dado su valo tan pequeño. M T a) La enegía umbal o tabajo de extacción es: 6,35 ev 1, J/eV J Luego la fecuencia umbal es: J hf 0 f 0 1, Hz h 6, Js La fecuencia de la luz incidente es: f 2f Hz Y la enegía incidente seá, po lo tanto: E hf 6, J s Hz J Según la ecuación de Einstein del efecto fotoeléctico: E cmáx E J J J Y la velocidad máxima de los electones emitidos es: 1 E c mv 2 v máx 2 2 E cmáx m J 9, kg 1, m/s b) Si se envía un único fotón de esta fecuencia, se libeaán, como máximo: J 2 electones J c) La longitud de onda del fotón incidente es: c ms c f 10 7 m f Hz Si ' 10, entonces ' m. Y ahoa la enegía incidente seía: hc 6, Js ms E' J ' 10 6 m Como ahoa E', no se poduciá el efecto fotoeléctico y no se libeaá ningún electón. Cuestiones A a) El nivel de intensidad sonoa viene dado po: I S 10 log Sustituyendo nuestos datos, obtenemos: I 150 db 10 log Wm 2 I 10 3 W/m 2 a 1 m de distancia b) Si el opeaio con los auiculaes educe la intensidad sonoa en 40 db, la nueva sensación sonoa es S' db, y la intensidad coespondiente es: I 0 I' 110 db 10 log Wm 2 I' 10 1 W/m 2 0,1 W/m 2 Como se siente dolo cuando la intensidad es supeio a 1 W/m 2, el opeaio, en este caso, no sentiá dolo. c) La sensación sonoa coespondiente a I 1 W/m 2 es: 1Wm 2 S 10 log 120 db Wm 2 Po lo tanto, un sonido de más de 120 db poduciá dolo. Si la intensidad se educe a azón de 6 db cada Oxfod Univesity Pess España, S. A. Física 4

5 B C vez que se duplica la distancia a la fuente sonoa, tendemos: Distancia a la fuente (m) El opeaio debeá situase, como mínimo, a 32 m de la fuente sonoa paa no senti dolo. a) El astigmatismo es un defecto muy habitual que se debe a iegulaidades de la cónea, que puede pesenta distintas cuvatuas en distintos planos. Esto povoca que la imagen de un punto se epoduzca como un tazo, con lo que la visión no es nítida. Se coige con unas lentes cilíndicas, que son lentes que tienen un eje de tallaje y poseen dos adios de cuvatua distintos, y, po lo tanto, dos potencias distintas. b) La pesbicia o vista cansada se debe a la pédida de flexibilidad del cistalino, con lo que su capacidad de acomodación (la capacidad del cistalino de vaia su distancia focal) se ve educida. Esto povoca una pédida de visión de los objetos cecanos. La pesona que estia los bazos paa lee manifiesta vista cansada, defecto que suele apaece con los años. Se coige con lentes convegentes. v o Sensación sonoa (db) D M $ " F " M F sen c) La velocidad obital de la Tiea es: GM M T v 2 T M S o F g F c v o 2 Y el peiodo obital se calcula así: T 2 v o 2 GM S GM S Como sabemos, el peíodo es 1 año 365,25 días 24 h/día s/h 3, s. La fecuencia es: 1 1 f 3, Hz T 3, s F 1, Sol y (m) E 1 q 2 5 m u 2 10 m u 1 5 m F g T 3 m E 2 E T M T 1 m 4 m q F 2,1 x (m) N Sol a) Sobe la Tiea solo actúa la fueza de atacción gavitatoia del Sol, que, como es pependicula al desplazamiento, es ealmente una fueza centípeta que la obliga a descibi una tayectoia elíptica, la cual, po se de poca excenticidad, se suele considea cicula. b) La fueza neta sobe la Tiea es la fueza gavitatoia, que es una fueza cental. Po lo tanto, el momento de esta fueza con especto al cento del Sol es nulo, ya que los vectoes de posición " y fueza F " foman un ángulo de 180. F g a) La expesión del campo es: E " kq u " El campo eléctico en A debido a q 1 es: Nm C C 2 E 1 1,8 N/C (5 m) 2 u " 1 cos " i sen " j 0,8 " i 0,6 " j E " 1 E 1 u " 1 = 1,8 (0,8 i " 0,6 j " ) 1,44 i " 1,08 j " El campo eléctico en A debido a q 2 es: E Nm2 q C 2 2 3, q 2 (N/C) (5 m) 2 u " 2 " i E " 2 E 2 u " 2 3, q 2 i " (N/C) Oxfod Univesity Pess España, S. A. Física 5

6 El campo total es: E " T 9 " i 1,08 " j E " T E " 1 E " 2 (1,44 i " 1,08 j " ) 3, q 2 i " 9 i " 1,08 j " Igualando los componentes vectoiales: 1,44 i " 3, q 2 i " 9 i " 3, q 2 i " 7,56 i " 7,56 q 2 2, C 21 nc 3, b) La ley de Coulomb viene dada po: E F " k La fueza con que las cagas q 1 y q 2 se epelen es: Nm C C C 2 F 1,2 F 2,1 ( 10 m) 2 9, N El vecto unitaio de F " 1,2 es: u " 1 " 3 i " j Y el vecto F " 1,2 es: F " 1,2 9, q 1 q " i " j (N) c) La fueza que la caga q 2 ejece sobe q 1 es: F 2,1 9, N El vecto unitaio de F " 2,1 es: u " 1 " 3 i " j (opuesto al de F " 1,2) u " 1 10 i" 3 10 j" Y el vecto F " 2,1 es: F " 2,1 9, i" 3 10 j" i " j " (N) d) La caga q' 10 nc situada en A estaá sometida a la fueza: F " q' E " A C (9 " i 1,08 " j ) " i 1, " j (N) a) La actividad o velocidad de desintegación de una sustancia adiactiva nos indica el númeo de núcleos desintegados en la unidad de tiempo, y es popocional al númeo de núcleos pesente (N) y a la constante adiactiva (), caacteística de cada sustancia. dn a v N dt La unidad de actividad en el SI es el becqueelio. 1 Bq equivale a una desintegación po segundo. También es muy utilizado el cuio. 1 Ci 3, Bq. NOTA: El signo menos nos indica que los núcleos adiactivos van disminuyendo. b) El peíodo de semidesintegación de una sustancia adiactiva es el tiempo que debe tanscui paa que el númeo de núcleos pesentes se eduzca a la mitad. Es invesamente popocional a la constante adiactiva del núcleo. ln 2 0,693 T (s) 0,693 En el SI se mide en s, y es independiente del tamaño de la muesta. es la vida media de un núcleo adiactivo. Es la invesa de la constante adiactiva (), y nos indica el tiempo medio necesaio paa que se poduzca su desintegación. Oxfod Univesity Pess España, S. A. Física 6