Unitat 3: Camps gravitatoris i elèctrics. (solucionari) QÜESTIONS (Cada resposta encertada val 0,5 punts, cada una d errada descompta 0,25)

Transcripción

1 FÍSICA n de Batxilleat COLLEGI MIRASAN LLEIDA Unitat 3: Camps gavitatois i elèctics. (solucionai) QÜESIONS (Cada esposta encetada val 0,5 punts, cada una d eada descompta 0,5) 1. Si el adi de la ea es eduís a la meitat, el valo de la gavetat a la supefície: a) Es eduià a la meitat. b) Es eduià a la quata pat. c) Es doblaà. d) Es quaduplicaà. Com el valo de la gavetat depèn invesament del quadat del adi del planeta, si el adi es edueix a la meitat el valo de la gavetat és quaduplicaia. Pe tant, la esposta coecta és la d).. Digues en quina de les tes distibucions es compleix cada cas: a) El camp és nul al cente del quadat peò el potencial no. b) El camp i el potencial són nuls al cente del quadat. c) El potencial és nul al cente del quadat peò el camp elèctic no. El dibuix A coespon a la situació c) El dibuix B coespon a la situació a) El dibuix C coespon a la situació b) 1

2 PROBLEMES 1. Un satèllit de massa 1500 kg desciu una tajectòia cicula a una altua de 30 km de la supefície teeste. Calcula: a) El peíode de otació del satèllit. b) L enegia cinètica i mecànica del satèllit. c) L enegia que cal comunica al satèllit pequè s allunyi indefinidament de la ea a) Apliquem que: b) F = ma n M m G = m v 11 4 GM, ,98 10 v = = = 7549 m/s 7 10 π π π π 7 10 = = = = = 58 s w v v Ec = mv = = 4, 7 10 J 4 1 Mm , E = G =, 7 10 = 4, 7 10 J 7 10 c) E + E* = 0 + = E 10 4, 7 10 E* 0 10 * = 4, 7 10 J. Una càega que cea en un punt de l espai un camp elèctic d intensitat 10 N/C i un potencial de 3 V. Detemineu el valo i el signe de la càega. Com el potencial és negatiu, la càega és negativa. q E = K E 1 V 3 = = = = q V E 10 V = K 0,3 m q V 3 0,3 V = K q = = = 9 K C

3 3. Un pèndol de càega negativa - µc i 100 g de massa és afectat pe un camp elèctic d'intensitat.000 N/C fins que aiba a una posició d equilibi. a) Cap a on es mouà el pèndol? b) Calcula l angle que foma el pèndol amb la vetical en la seva posició d'equilibi. c) oba la tensió del fil que aguanta el pèndol. a) El pèndol, com és de càega negativa, es mouà en sentit contai al camp elèctic. b) x = F e sinα = Eq Eq tanα = α = actan = 0, 7º y = P cosα = mg mg 0,1 9,8 c) m g 0,1 9,8 = = = cosα cos 0,7 0,98 N 1 F ( x) = x 4. Una foça actua segons la funció. Calcula el teball efectuat pe la foça des de la posició x = 1fins a l infinit. W 1 1 = dx = = 0 ( 1) = 1 J 1 x x 1 3

4 FÍSICA n de Batxilleat COLLEGI MIRASAN LLEIDA Unitat 3: Camps gavitatois i elèctics. (solucionai) QÜESIONS (Cada esposta encetada val 0,5 punts, cada una d eada descompta 0,5) 1. Un satèllit atificial, de Kg, veifica una òbita cicula sota l efecte gavitatoi teeste, a una alçada igual a sis cops el adi de la ea. Quin és el peíode de evolució del satèllit? a),0 h. c) 78 anys. b) 1,10 7 anys. d) 14,03 s. F = ma n M m G = m ω M π G = La esposta coecta és la c). ( ) 3 4 π 4 π 7, = = = 11 4 G M, , ,9 10 s. Quin és el sentit de les línies de foça del camp gavitatoi teeste? a) Aquell que apunta cap a un augment de l enegia potencial. b) Aquell que indica cap on disminueix el mòdul de la intensitat del camp. c) Aquell que indica cap on disminueix l enegia cinètica d un cos sotmès únicament a l acció del camp. d) Aquell que indica cap on augmenta l enegia cinètica d un cos sotmès únicament a l acció del camp. La esposta coecta és la d) 4

5 PROBLEMES 1. Un satèllit de massa 100 kg de massa està en òbita al voltant de la ea a una alçada de 100 Km. Calculeu: a) La velocitat del satèllit. b) El peíode de otació. c) L enegia total del satèllit en òbita. a) F = ma n M m G = m v 11 4 GM, ,98 10 v = = =, m/s c) b) π π π π, 5 10 = = = = = 513 s w v v Mm , E = G =, 7 10 = 3, J, Un pèndol té una massa M i està caegada negativament amb una càega q. La làmina L podueix un camp elèctic unifome d intensitat 00 N/C que ateu el pèndol de tal manea que foma un angle de 0º amb la vetical. a) Dibuixa el vecto E. b) Calcula la elació ente la massa i la càega del pèndol. x = Fe sinα = Eq y = P cosα = mg cosα mg m E cosα 11,8 kg/c sinα = Eq q = g sinα = 5

6 3. Una patícula que pateix del epòs inicia un M.C. de 3 m de adi, amb una acceleació angula t 1. Calcula l angle giat els 3 pimes segons. ω( ) 1 dt α = t = t = t t + c ω(0) = 0 = 0 ω = c t t 3 3 t t ϕ = t t dt = 9 0 ad 0 = = Un filament incandescent, que es toba a un potencial elèctic de 0 V, emet un electó inicialment en epòs. L electó és ecollit pe un cilinde coaxial, metàllic, que es toba a un potencial de V. Detemineu l enegia amb què impacta l electó en el cilinde. Expesseu el esultat en ev. (Dades: q e = 1, C, 1 ev = 1, J; K=910 9 ) Apliquem el pincipi de consevació de l enegia: E c c = E p E = q V = = 19 1 ( 1, ) 1, 0 10 J 1 ev 1, 0 10 J 1 1, 0 10 J = 1000 ev 19