NAVARRA/ SEPTIEMBRE 02. LOGSE / FÍSICA / EXAMEN COMPLETO. 3) Explicar cualitativamente el fenómeno de la polarización de la luz (2,5 puntos)

Transcripción

1 NAVARRA/ SEPTIEMBRE. LOGSE / FÍSICA / EXAMEN COMPLETO OPCIÓN A ) Dos cochos ue flotan en la supeficie del agua de un estanue son alcanzados po una onda ue se poduce en dicha supeficie, tal ue los sucesivos fentes de onda son ectas paalelas ente sí ue avanzan pependiculamente a la ecta ue une ambos cochos. Se obseva ue los cochos ealizan 8 oscilaciones en segundos, y ue oscilan en oposición de fase. Sabiendo ue la distancia ente los cochos es 8 cm y ue ésta es la meno distancia ente puntos ue oscilan en oposición de fase, calcula la velocidad de popagación de la onda en el agua (,5 puntos) ) El sistema de desviación vetical de un tubo de ayos catódicos consta de dos placas paalelas sepaadas cm ue se cagan elécticamente con cagas elécticas del mismo valo y de distinto signo, geneando un campo eléctico vetical y hacia aiba de valo V/m (ve figua) Un electón peneta ente las placas en un punto euidistante de ambas y con una velocidad pependicula al campo, de valo 5 6 m/s. La longitud hoizontal ue ecoe el electón ente las placas es 3 cm. Calcula: a) La desviación vetical ue epeimenta el electón al sali de las placas. b) El ángulo a ue se ha desviado. c) El punto en ue incidiá en la pantalla vetical situada a cm del etemo de las placas. Datos: Caga del electón e -,6-9 C; Masa del electón me 9, -3 kg (Despecia la inteacción gavitatoia) (,5 puntos) 3) Eplica cualitativamente el fenómeno de la polaización de la luz (,5 puntos) 4) Teoía: a) Estudio del movimiento de planetas y satélites. b) Velocidad de escape (,5 puntos) OPCIÓN B ) Un satélite atificial gia alededo de la Tiea en una óbita cicula a 5 km de altua sobe la supeficie teeste. Calcula: a) El valo de la intensidad del campo gavitatoio en los puntos de la óbita. b) La velocidad del satélite. c) Su peíodo de otación.

2 NAVARRA/ SEPTIEMBRE. LOGSE / FÍSICA / EXAMEN COMPLETO Datos: Intensidad del campo gavitatoio en la supeficie de la Tiea g o 9,8 m/s ; Radio de la Tiea R 6.37 km (,5 puntos) ) Una patícula a inicialmente en eposo es aceleada po un campo eléctico unifome de 4 N/C hasta alcanza una velocidad de 5 m/s. Calcula: a) La difeencia de potencial ente los puntos etemos del ecoido. b) El espacio ecoido po la patícula Datos: Caga de la patícula -3, -9 C; Masa de la patícula: m 6,5-7 kg (,5 puntos) 3) Se desea estudia epeimentalmente la dinámica del movimiento amónico simple. Paa ello se dispone de un muelle ue se cuelga po un etemo de un sopote fijo; del oto etemo se cuelga una masa. Una vez el sistema en euilibio, estiamos cuidadosamente de la masa hacia abajo y soltamos, de foma ue se poduzcan peueñas oscilaciones veticales. Con un conómeto medimos el tiempo ue tadan en poducise oscilaciones completas. La indeteminación en la medida del tiempo es de, s. A continuación, epetimos el poceso con distintas masas, ue hemos medido con una indeteminación de, k obtenemos la siguiente tabla: masa (±, kg) T (±, s),3 3,3,5 4,4,7 5,3, 6, a) Añadi a la tabla una columna con los valoes del peiodo (T) y ota con los de T, en ambos casos con sus coespondientes indeteminaciones. b) Repesenta gáficamente T fente a m con las coespondientes baas de eo y ajusta una ecta. c) Detemina la constante elástica del muelle a pati de la pendiente de la ecta ajustada. (,5 puntos) 4) Teoía: Deduci la ecuación geneal de los espejos (,5 puntos)

3 NAVARRA/ SEPTIEMBRE. LOGSE / FÍSICA / EXAMEN COMPLETO SOLUCIÓN OPCIÓN A. En el enunciado dice ue los cochos oscilan en oposición de fase, po lo ue se puede deci ue están sepaados un númeo impa de medias longitudes de onda. Como esta distancia es la meno posible paa esta en oposición de fase, se llega a la conclusión ue los cochos están sepaados λ/: λ 8 cm λ 6 cm La fecuencia de oscilación es conocida, 8 oscilaciones en segundos f,8 s - Se tienen todos los datos necesaios paa calcula la velocidad de popagación: v λ f 6 -,8,8 m/s. a) Si situamos el eje de abscisas en la diección de vo y el eje de odenadas en la diección del campo tendemos: a a y v E m v v y v Et m t y Et m y E mv Paa el etemo de las placas tenemos: y E mv L,6 9, 9 3 (5 6 ) (3 ) 3,6 3 3,6 mm b) La desviación se calcula con el cociente de las velocidades a la salida de la placa: L Et E 9 tg vy v E L,6 3 θ m m 3 6 v v v m v 9, (5 ), è,9º

4 NAVARRA/ SEPTIEMBRE. LOGSE / FÍSICA / EXAMEN COMPLETO c) En cuanto sale de las placas el electón ealiza un movimiento ectilíneo: d y tgθ D 3,6 3,,453 45,3 mm 3. El fenómeno de la polaización de la luz ea conocido desde los tabajos de Chistian Huygens (69-695) peo fue estudiado a fondo po Jean Baptiste Biot (774-86) a pincipios del siglo XIX. Este fenómeno de polaización sólo se da con ondas tansvesales, peo no con longitudinales, ya ue implica, una asimetía especto del eje en la diección de popagación. Si se demuesta ue un haz luminoso puede se polaizado, se llega a la conclusión de ue las ondas luminosas son tansvesales. Las ondas electomagnéticas son ondas planas tansvesales, ya ue los campos eléctico y magnético oscilan pependiculamente a la diección de popagación. Po oto lado, los planos de oscilación del campo eléctico y magnético son nomales ente sí. Consideaemos solo la oscilación del campo eléctico y asimilaemos las vibaciones luminosas a estas oscilaciones. Un haz luminoso en el ue las oscilaciones del campo eléctico se veifiuen siempe en el mismo plano se denominaá, según hemos visto antes, haz luminoso polaizado. La luz natual no está polaizada. La luz emitida po un manantial está constituida po una seie de tenes de ondas pocedentes de átomos distintos; en cada uno de estos tenes de ondas el campo eléctico oscila en un plano deteminado, peo, en geneal, su oientación es distinta de unos a otos. Dado el enome númeo de moléculas y átomos de un manantial luminoso, se compende el gan númeo de tenes de ondas ue constituye un haz de luz y, po consiguiente, la eistencia en éste de ondas polaizadas en todas las diecciones tansvesales posibles. 4. a) Paa ue un satélite de masa m esté en óbita cicula estable alededo de la Tiea, la fueza de atacción gavitatoia ha de se igual a la fueza centípeta necesaia paa consevalo en esa óbita: mv G De la igual anteio se puede obtene, la velocidad, la enegía cinética y potencial del satélite:

5 NAVARRA/ SEPTIEMBRE. LOGSE / FÍSICA / EXAMEN COMPLETO M v G Ec G Ep G b) La enegía ue hay ue da a un satélite paa ponelo en una óbita de adio, a pati de la supeficie de la Tiea es: E v c, mv GM R G R Si ueemos ue el cuepo escape de la atacción teeste, tenemos ue supone ue se macha al infinito, es infinito, po lo tanto la enegía de escape seá: Ee G R Y la velocidad de escape: V e M G R