El alumno realizará una opción de cada uno de lo bloque. La puntuación máxima de cada problema e de punto, y la de cada cuetión de 1,5 punto. BLOQUE I-PROBLEMAS Se determina, experimentalmente, la aceleración con la que cae un cuerpo en el campo gravitatorio terretre en do laboratorio diferente, uno ituado al nivel del mar y otro ituado en un globo que e encuentra a una altura h 19570 m obre el nivel del mar. Lo reultado obtenido on g 9,81 m/ en el primer laboratorio y g 9,75 m/ en el egundo laboratorio. Se pide: 1. Determinar el valor del radio terretre. (1, punto). Sabiendo que la denidad media de la tierra e r T 55 kg/m, determinar el valor de la contante de gravitación G. (0,8 punto) Un atélite de 500 kg de maa e mueve alrededor de, decribiendo una órbita circular a 6 10 6 m de u uperficie. Sabiendo que la aceleración de la gravedad en la uperficie de e,7 m/ y que u radio e 400 km, e pide: 1) Fuerza gravitatoria obre el atélite. (0,7 punto) ) Velocidad y periodo del atélite. (0,7 punto) ) A qué altura debería encontrare el atélite para que u periodo fuee el doble? (0,6 punto) BLOQUE II-CUESTIONES Decribe en qué conite el efecto Doppler. Decribe, en función de la diferencia de fae, qué ocurre cuando e uperponen do onda progreiva armónica de la mima amplitud y frecuencia. Trino Grau Fernández C. VALENCIANA / JUNIO 00
BLOQUE III-CUESTIONES Un foco luminoo puntual e encuentra ituado en el fondo de un etanque lleno de agua de n 4/ y a 1 metro de profundidad. Emite luz en toda la direccione. En la uperficie del agua e oberva una zona circular iluminada de radio R. Calcula el radio R del círculo luminoo. Explica razonadamente, baándote en el trazado de rayo, por qué la profundidad aparente de una picina llena de agua e menor que la profundidad real. BLOQUE IV-CUESTIONES En un acelerador lineal de partícula exite un campo eléctrico uniforme, de intenidad 0 N/C, a lo largo de 50 m. Qué energía cinética adquiere un electrón, partiendo del repoo, a lo largo de ete recorrido? E poible contruir un acelerador lineal de partícula con un campo magnético contante? Razona la repueta. Dato: carga del electrón e 1,6 10-19 C La figura muetra un hilo conductor rectilíneo y una epira conductora. Por el hilo circula una corriente continua. Jutifica i e inducirá corriente en la epira en lo iguiente cao: 1. La epira e mueve hacia la derecha.. La epira e mueve hacia arriba paralelamente al hilo.. La epira e encuentra en repoo. BLOQUE V-PROBLEMAS Si la frecuencia mínima que ha de tener la luz para extraer electrone de un cierto metal e de 8,5 10 14 Hz, e pide: 1. Hallar la energía cinética máxima de lo electrone, expreada en ev, que emite el metal cuando e ilumina con luz de 1, 10 15 Hz. (1 punto) Trino Grau Fernández C. VALENCIANA / JUNIO 00
. Cuál e la longitud de onda De Broglie aociada a eo electrone? (1 punto) Dato: Contante de Planck, h 6,6 10-4 J.; carga del electrón, e 1,6 10-19 C Maa del electrón: m 9,1 10-1 kg Cuando e ilumina un cierto metal con luz monocromática de frecuencia 1, 10 15 Hz, e neceario aplicar un potencial de frendado de V para anular la fotocorriente que e produce. Se pide: 1. Determinar la frecuencia mínima que ha de tener la luz para extraer electrone de dicho metal. (1 punto). Si la luz fuee de 150 nm de longitud de onda, calcular la tenión necearia para anular la fotocorriente. (1 punto) Dato: Contante de Planck, h 6,6 10-4 J.; carga del electrón, e 1,6 10-19 C Velocidad de la luz en el vacío, c 10 8 m/ BLOQUE VI-CUESTIONES Se hacen girar partícula ubatómica en un acelerador de partícula y e oberva que el tiempo de vida medio e t 1 4, 10-8. Por otra parte e abe que el tiempo de vida medio de dicha partícula, en repoo, e t 0,6 10-8. A qué velocidad giran la partícula en el acelerador? Razona la repueta. Dato: Velocidad de la luz en el vacío, c 10 8 m/ 5 Cuando un núcleo de 9 U captura un neutrón e produce un iótopo del Ba con número mático 141, un iótopo del Kr, cuyo número atómico e 6 y tre neutrone. Se pide calcular el número atómico del iótopo del Ba y el número máico del iótopo del Kr. Trino Grau Fernández C. VALENCIANA / JUNIO 00
SOLUCIÓN BLOQUE I PROBLEMAS a) La fuerza de atracción gravitatoria e calcula mediante la expreión: M F G m Como no conocemo la maa de, tenemo que ecribir la expreión anterior en función de la gravedad y el radio de : g F g M G R R G M m g 4 N b) Como el atélite etá en una órbita etable debe haber equilibrio entre la fuerza centrípeta y la gravitatoria, por lo tanto: Para calcular el período: R v F m v F 1 m v π T π T v,1km / 7,69hora c) De la igualdad entre fuerza centrípeta y fuerza gravitatoria, y de la expreión que relaciona la velocidad, la ditancia y el período, e puede depejar una expreión que relaciona la ditancia y el período. G M π T Si e aumenta el período al doble: Trino Grau Fernández C. VALENCIANA / JUNIO 00
G M T π ' h R R 6 8,44 10 m ' + h BLOQUE II CUESTIONES El efecto Doppler e un fenómeno ondulatorio que e produce cuando hay un movimiento relativo entre un foco emior de onda y un obervador. La frecuencia percibida por el obervador e ditinta de la frecuencia emitida por el foco. BLOQUE III CUESTIONES Lo extremo del círculo luminoo vendrán dado por el ángulo límite λ a partir del cual e produce el fenómeno de reflexión total y lo rayo no alen a la uperficie. n1 enε1 n enε 4 enλ 1 en(90) enλ 4 λ 48,59º Como no piden el radio del círculo luminoo: BLOQUE IV CUESTIONES R h tgλ R 1 tg(48,59) 1,1m dφ 1. Según la ley de Faraday Henry, ε, habrá corriente inducida cuando el flujo que dt atraviee la epira rectangular varíe con el tiempo. La corriente que circula por el conductor rectilíneo genera un campo magnético que e inveramente proporcional a la ditancia al conductor. Trino Grau Fernández C. VALENCIANA / JUNIO 00
En el primer cao, i la epira e mueve hacia la derecha, como el campo depende de la ditancia, el flujo erá variable, por lo que habrá corriente inducida.. Si la epira e mueve paralelamente al hilo, la ditancia erá contante, por lo que el flujo erá contante y no e generará corriente inducida.. En ete cao, la epira etá en repoo, por lo que el flujo erá contante y no e generará corriente inducida. BLOQUE V PROBLEMAS 1. La energía cinética e calcula de la iguiente manera: 4 15 14 ( ν ν ) 6,6 10 (1,1 10 8,5 10 ) 1,85 10 J 1,16eV 19 Ec h 0. Para calcular la longitud de onda De Broglie neceitamo la cantidad de movimiento: 1 (mv) Ec mv m h h λ p m Ec BLOQUE VI CUESTIONES p p m 6,6 10 9,1 10 1 4 1,85 10 m Ec 19 1,14 10 9 m Ecribimo la reacción que e produce y hacemo el balance de lo número atómico y máico: 5 9 U+ 1 0 n 141 x Ba + y 6 5 + 1 141 + y + y 9 9 x + 6 x 56 Kr + 1 0 n Por lo tanto lo iótopo obtenido on, 141 9 56 Ba y 6 Kr Trino Grau Fernández C. VALENCIANA / JUNIO 00