nivel superior prueba 3 - ib documents past papers...g2. esta pregunta trata sobre la aberración...

8809-6527 36 páginas

N09/4/PHYSI/HP3/SPA/TZ0/XX+

Martes 17 de noviembre de 2009 (mañana)

FísicaNiVEL sUPERiORPRUEBa 3

INSTruccIoNeS PArA loS AluMNoS

• escriba su número de convocatoria en las casillas de arriba.• No abra esta prueba hasta que se lo autoricen.• conteste todas las preguntas de dos de las opciones en los espacios provistos.• cuando termine el examen, indique en las casillas correspondientes de la portada de

su examen las letras de las opciones que ha contestado.

1 hora 15 minutos

Número de convocatoria del alumno

0 1 3 6

8 8 0 9 6 5 2 7

8809-6527

–2– N09/4/PHYSI/HP3/SPA/TZ0/XX+

Opción E — Astrofísica

E1. EstapreguntatratasobrelaestrellaBecruxysobrelasvariablescefeidas.

(a) Describaquéentendemospor

(i) laescalademagnitudesaparentes.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(ii) magnitudabsoluta.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(b) BecruxesunaestrelladelasecuenciaprincipalyesunadelasestrellasqueformanlaCruzdelSur.SedisponedelossiguientesdatossobreBecrux.

Magnitudaparente =1,25Magnitudabsoluta =–3,92Brilloaparente =7,00×10–12bSol

bSoleselbrilloaparentedelSol.Utiliceestosdatosparadeducirque

(i) ladistanciadeBecruxalaTierraesde108pc.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(ii) la luminosidaddeBecrux es 3,43×103LSol dondeLSol es la luminosidaddelSol.(1pc=2,05×105AU)

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(Esta pregunta continúa en la siguiente página)

0 2 3 6

8809-6527

–3–

Véase al dorso

(Pregunta E1: continuación)

(c) Dadoqueelexponenteenlarelaciónmasa–luminosidades3,5,demuestrequelamasadeBecruxesaproximadamente10MSoldondeMSoleslamasadelSol.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(d) Indique ladiferenciaentreeldestinoeventualdelSolyeldeBecrux,despuésdequeabandonenlasecuenciaprincipal.

Sol: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Becrux: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

0 3 3 6

8809-6527

(e) Becrux es una estrella de clase espectral B. Sobre los ejes del diagrama de Hertzsprung-Russell

(i) rotuleconlaletraBlaposiciónaproximadadeBecrux. [1]

(ii) dibujeelcaminoevolutivodeBecruxdespuésdequeabandonelasecuenciaprincipal. [1]

magnitudabsoluta

40 20 10 5 2,5temperatura/K×103

(f) SobrelosejesdeldiagramadeHertzsprung-Russellanterior,dibujeaproximadamentelaregiónenlaqueselocalizanlasestrellasvariablescefeidas. [1]

(g) Indiquelarazóndelavariaciónperiódicadeluminosidadenunavariablecefeida.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(h) Indiquedosmagnitudesqueesnecesariomedirconobjetodeutilizarunavariablecefeidacomo“faro estándar”paradeterminar ladistancia a lagalaxia en laque se encuentralacefeida.

1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

0 4 3 6

8809-6527

–5–

Véase al dorso

E2. Estapreguntatratasobrecosmología.

(a) Elsiguientediagramarepresentaunaregiónesféricadelespacio,basadaenelmodelonewtonianodeluniverso. LaTierraseencuentraenelcentrodeesaregión. La líneaoscura representa una capa esférica muy delgada de espacio a una distancia R delaTierra.

Tierra

Haciendo referencia al diagrama y al modelo newtoniano del universo, expliquecuantitativamentelaparadojadeOlbers.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

0 5 3 6

8809-6527

(b) La teoría del Big Bang proporciona una solución a la paradoja de Olbers. Dos delasevidenciasqueapoyanlateoríasonlaexistenciadelaradiacióndefondocósmicademicroondas(FCM)yeldesplazamientoalrojodelaluzprocedentedegalaxiaslejanas.

(i) ResumacómolaFCMresultaconsistenteconlateoríadelBigBang.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(ii) Sedisponedelossiguientesdatosdeldesplazamientoalrojodelaluzprocedentedeunagalaxialejana.

Longituddeondadelaluzprocedentedelagalaxia =130nm Longituddeondamedidaenellaboratorio =120nm ConstantedeHubble =74kms–1Mpc–1

UtiliceesosdatosparadeterminarladistanciadelagalaxiaalaTierra.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

0 6 3 6

8809-6527

–7–

Véase al dorso

Páginaenblanco

0 7 3 6

8809-6527

Opción F — Comunicaciones

F1. Estapreguntatratasobremodulación.

(a) Distingaentreondadeseñalyondaportadora.

Ondadeseñal: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Ondaportadora: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(b) Haciendo referencia a la onda portadora, distinga entre modulación de amplitud ymodulacióndefrecuencia.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(c) Eldiagramaesquematizaunaseñaldeaudiofrecuencia.

tiempo

Una onda de radio está modulada en frecuencia por la señal de audiofrecuencia.Indiqueloscambios,siloshay,enlafrecuenciadelaseñalmoduladaenlossiguientesintervalosdetiempo.

A→B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

B→ C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

C →D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

0 8 3 6

8809-6527

–9–

Véase al dorso

(Pregunta F1: continuación)

(d) Paraunaciertaondaportadoradefrecuenciamodulada,elmáximodefrecuenciaocurrecada1,2ms.Hay2,2×105oscilacionesentrecadamáximodefrecuencia.Determinelafrecuenciadela

(i) ondadeseñal.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(ii) ondaportadora.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

0 9 3 6

8809-6527

F2. Estapreguntatratasobreseñalesdigitales.

(a) Lagráficamuestralavariacióndeunaseñalanalógicaconeltiempo.

señaldesalida/V

00 1 2 3 4 5 6 7 8 9

tiempo/×100µs

Conobjetode convertir la señal analógica enuna señaldigitalde3bits, semuestreacada100µs.Acontinuación,semuestranlosposiblesvoltajesdesalidadelconversordeanalógicoadigital.

Señal analógica / V Salida binaria

0–<0,5 000

0,5–<1,0 001

1,0–<1,5 010

1,5–<2,0 011

2,0–<2,5 100

2,5–<3,0 101

3,0–<3,5 110

3,5–<4,0 111

1 0 3 6

8809-6527

–11–

Véase al dorso

Explicandosurespuesta,determine

(i) lavelocidaddetransferenciadedatos(bitrate).

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(ii) lasalidadigitaldelaseñalparalasextamuestraempezandodesdet=0s.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(b) Expliquelosefectosquetendríaelaumentodelafrecuenciademuestreoydelnúmerodebitssobrelacalidaddelarepresentacióndelaseñalanalógica.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(c) Laseñalanalógicade(a)setransmiteatravésdeunafibraópticaquetieneunaatenuaciónde2,0dBkm–1.

(i) Indique,envatios,cómosedefinelaatenuaciónenlaescaladecibélica.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(ii) Calcule la distancia que ha viajado la señal para que resulte una atenuacióndel75%.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1 1 3 6

8809-6527

(d) A causa del ruido en los circuitos eléctricos, a menudo los pulsos digitales puedenperdersuformay,portanto,distorsionarlainformaciónquetransportan.LospulsossepuedenregenerarutilizandouncircuitodenominadodisparadordeSchmitt.ElsiguientediagramamuestraundisparadordeSchmittqueincorporaunamplificadoroperacional.

Ventrada

1,0V –

10kΩ 50kΩ

V0=–6,0V

(i) Indiquedospropiedadesesencialesdeunamplificadoroperacional.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(ii) En la situaciónmostrada, el voltaje de salidaV0 del amplificador toma suvalormínimode–6,0V.Elvoltajeenlaentradanoinversoradelamplificadoresiguala1,0VyenlaentradainversoraesVX. Elvoltajedesalidacambiaráasuvalormáximode+6,0VsielvoltajeVXjustamentesupera+1,0V.DetermineelvoltajemínimoVentradaqueocasionaríaunvoltajedesalidade+6,0V.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1 2 3 6

8809-6527

–13–

Véase al dorso

F3. Resumaun aspectomoralo éticoyun aspectomedioambientalquederivendelusode losteléfonosmóviles.

Aspectomoraloético: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Aspectomedioambiental: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1 3 3 6

8809-6527

Páginaenblanco

1 4 3 6

8809-6527

–15–

Véase al dorso

Opción G — Ondas electromagnéticas

G1. Estapreguntatratasobreelespectroelectromagnético.

(a) La transmisión desde una emisora de televisión tiene una frecuencia de 100MHz.Esunhechoconocidoquelasondaselectromagnéticasasociadascondichatransmisiónproducenuncampomagnético.Indiqueunarazónporlaqueunabrújulanorespondeaesecampo.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(b) Seproponequeenlugardeutilizarondasderadioparalastransmisionesdetelevisión,seutilicenrayosgamma.

(i) Indiqueunafrecuenciatípicadelosrayosgamma.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(ii) Sugiera un inconveniente del uso de rayos gamma para las transmisionesdetelevisión.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1 5 3 6

8809-6527

G2. Estapreguntatratasobrelaaberracióncromáticayunalente.

(a) Dosrayosparalelosdeluzblancaincidensobreunalenteconvexa.

luzblanca

ejeprincipal

luzblanca

lenteconvexa

Sobreeldiagrama,ydespuésdelarefracciónenlalente,dibujelastrayectoriasdelosrayosdeluzrojaydeluzazul,presentesenlaluzblanca. [2]

(b) Utilicesudiagramade(a)paraexplicarlaaberracióncromática.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(c) Indiqueunmododereducirlaaberracióncromática.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1 6 3 6

8809-6527

–17–

Véase al dorso

(Pregunta G2: continuación)

(d) Sesitúaunobjetoa5,0cmdelalenteyseiluminaconluzroja.Ladistanciafocaldelalenteparalaluzrojaesde8,0cm.Calcule

(i) laposicióndelaimagen.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(ii) laamplificaciónlineal.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1 7 3 6

8809-6527

G3. Estapreguntatratasobrelainterferenciadedosfuentes.

(a) Laluzprocedentedeunláserincidesobredosrendijasparalelaseidénticas,cuyaanchuraespequeñaencomparaciónconsuseparación.

doblerendija pantalla

0,50mm

(diagrama no a escala)

Despuésdeatravesarlasrendijas,laluzincidesobreunapantalla.Laseparacióndelasrendijases0,50mmyladistanciaentrelasrendijasylapantallaes2,0m.Lalongituddeondadelaluzes700nm.

(i) Indiqueporquéseutilizaluzlásercomofuentedeluz.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(ii) Determinelaseparacióndelospuntosdeintensidadmáximasobrelapantalla.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(iii) Describa el efecto que tendría el aumento en el número de rendijas sobre ladistribucióndeintensidadesenlapantalla.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1 8 3 6

8809-6527

–19–

Véase al dorso

(Pregunta G3: continuación)

(b) Las rendijas de (a) se sustituyen por una red de difracción que tiene 3,5×105 líneaspormetro.Determineelnúmerodeposicionesdeintensidadmáximaqueseobservaránsobrelapantalla.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1 9 3 6

8809-6527

G4. Estapreguntatratasobreinterferenciaenpelículasdelgadas.

Avecesseutilizaunapelículadelgadapararecubrirlaslentesdelasgafas,comosemuestraenelsiguientediagrama.

aire,índicede recubrimiento,índicerefracción=1,00 derefracción=1,30

lentedevidrio,índicederefracción=1,53

luzincidente

superficieA superficieB

(a) Indiqueelcambiodefasequeexperimentalaluzque

(i) setransmiteatravésdelasuperficieA.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(ii) sereflejaenlasuperficieB.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(iii) setransmiteatravésdelasuperficieAyvuelvedesdelapelículahastaelaire.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(b) Sobreelrecubrimientoincideluzdelongituddeonda570nmenelaire.Determineelmenorespesor de recubrimiento requerido demodo que, para incidencia normal, la reflexiónseminimice.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 0 3 6

8809-6527

–21–

Véase al dorso

G5. EstapreguntatratasobrerayosX.

(a) ElsiguientediagramaesunesquemaquemuestralosespectrosderayosXproducidosporelectronesdeenergías25keVy20keV,chocandosobreunblancodemolibdeno.

intensidadderayosX

longituddeonda

Sugieraporquénoseproduceespectrocaracterísticoparaloselectronesde20keV.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(b) DemuestrequelalongituddeondamínimadelosrayosXproducidosporloselectronesde25keVen(a)es0,050nm.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(c) LaslongitudesdeondadelosrayosXen(a)semidenpordispersiónconlasuperficiedeuncristalquetieneunaestructurareticularcúbica.Elespaciadodelaretículadeioneses0,28nm.CalculelalongituddeondadelosrayosXqueproducenladispersióndeBraggconunángulodeprimerordende21.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 1 3 6

8809-6527

Opción H — Relatividad

H1. Estapreguntatratasobrelarelatividadespecial.

(a) Indiquequéentendemosporsistemainercialdereferencia.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(b) AibheestáenreposoenunsistemainercialdereferenciaAyEuanestáenreposoenunsistemainercialdereferenciaB. ElsistemaBseestámoviendoenladirecciónxconrapidezvrespectodeA.LamesaTestáenreposorespectoaAibhe.

Aibhe Euan

LalongituddeTmedidaporAibhees1,5mymedidaporEuanes1,2m.

(i) ExpliquequéobservadormidelalongitudpropiadeT.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(ii) Determinelarapidezv.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 2 3 6

8809-6527

–23–

Véase al dorso

(Pregunta H1: continuación)

(c) DosinsectosseposanenelmismopuntodeT.SegúnunrelojenreposorespectoaAibhe,unodelosinsectosseposa2,4segundosdespuésqueelotro.Calculeelintervalodetiempoquetranscurre,segúnEuan,desdequeseposauninsectohastaquelohaceelotro.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(d) Otrosdosinsectosseposanencadaextremodelamesa.Estosdossucesospuedenocurrirenelmismoinstantesegúnloquemideunode losdosobservadores(AibheoEuan),peronosegúnelotro.Resuma,haciendoreferenciaalospostuladosdelarelatividad,porquéesostiempossondiferentes.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(e) Losmuonesseproducenenlaaltaatmósferadebidoalbombardeodelosrayoscósmicos.Losmuonesviajanconunarapidezpróximaaladelaluzysoninestables.Susemividaesmuycorta,medidaenelsistemadereferenciadelmuón.Expliquecómoladeteccióndemuonesenlasuperficieterrestreproporcionaunaevidenciaafavordelateoríaespecialdelarelatividad.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 3 3 6

8809-6527

H2. Estapreguntatratasobreenergíaymomentorelativistas.

(a) LapartículaAestáenreposorespectodeunobservador.OtrapartículaidénticaBestámoviéndoserespectodedichoobservador.DistingaentrelaenergíatotaldelapartículaAylaenergíatotaldelapartículaB,talycomosonmedidaspordichoobservador.

PartículaA: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

PartículaB: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(b) Dosprotonesestánviajandoelunohaciaelotro,enelvacío,ysiguiendolamismarecta.

0,960c 0,960c

Larapidezdecadaprotón,medidaenelsistemadereferenciadellaboratorio,es0,960c.

(i) Calculelarapidezrelativadeunprotónrespectodelotro.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(ii) Demuestre que la energía total de unode los protones, segúnunobservador enreposoenellaboratorio,es3,35GeV.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 4 3 6

8809-6527

–25–

Véase al dorso

(Pregunta H2: continuación)

(c) Lacolisiónentrelosdosprotonesdalugaralasiguientereacción

p p p n+ + + 0 +π+ = + +

dondeπ+esunapartículallamadapión,cuyamasaenreposoes140MeVc–2.Laenergíatotaldelpiónes502MeV.Determine,segúnunobservadorenreposoenellaboratorio,

(i) laenergía totaldelprotónformado,más laenergía totaldelneutrónformadoenlacolisión.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(ii) elmomentodelpión.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(d) Eldiagramamuestraloscaminosseguidosporelneutrónyelpiónde(c).

La línea de puntosmuestra la trayectoria de la colisión inicial entre los dos protonesde(b).Dibujesobreeldiagramaladireccióndelprotónformadoenlacolisión. [1]

2 5 3 6

8809-6527

H3. Estapreguntatratasobreespacio-tiempoyagujerosnegros.

(a) Indiquequésignificaelconceptodeespacio-tiempo.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(b) Haciendo referencia al movimiento de fotones en el espacio-tiempo, resuma quéentendemosporradiodeSchwarzschild.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(c) LamasadelSolesaproximadamente2×1030kg.DemuestrequesielSolllegaraaserunagujeronegro,suradiosería,aproximadamente,de3km.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 6 3 6

8809-6527

–27–

Véase al dorso

Opción I — Física médica

I1. Estapreguntatratasobrelaaudición.

(a) Resumacómolasvariacionesenlapresióndelsonidoenelairesonamplificadaseneloídomedio.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(b) UnsonidodeintensidadI=2,0×10–6Wm–2incideeneloído.LasonoridaddetectadaporeloídoparaestesonidoesL.

(i) Sugieraporquélasonoridaddeunsonidodeintensidad4,0×10–6Wm–2detectadoporeloídonoes2L.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(ii) Utilice la escala decibélica para determinar hasta qué valor debe aumentarse laintensidadI,paraquelasonoridaddetectadaporeloídosea2L.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(iii) Alavistadesurespuestaa(b)(ii),resumalosposiblesefectosdeunalargaexposiciónasonidosdedichasonoridad.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 7 3 6

8809-6527

I2. EstapreguntatratasobreelusoderayosXydelaluzlásereneldiagnósticoclínico.

(a) Unhazde rayosXparalelos, de intensidad I0, incide sobre unbloquedematerial deespesorx.

LaintensidaddelosrayosXemergentesdelbloqueesIyelespesorhemirreductordelmaterialesx1

Utilizando los ejes de más abajo, esquematice una gráfica que conste de cuatropuntosdatoyquemuestrecómoIvaríaconx,parabloquesdelmismomaterialperodeespesoresdiferentes.SobrelosejessehanindicadolasposicionesdeI0ydex1

2. [2]

2 8 3 6

8809-6527

–29–

Véase al dorso

(Pregunta I2: continuación)

(b) El coeficientedeatenuaciónparahuesosesµb ypara tejidosµt. La tablamuestra elcociente

parafotonesderayosXcontresenergíasdiferentes.

Energía del fotón / MeVµµb

0,08 3,00,01 8,01,00 1,0

(i) ExpliqueporquélosfotonesderayosXdeenergía0,01MeVsonpreferiblesparaladeteccióndeunafracturadehueso.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(ii) Elcoeficientedeatenuacióndeloshuesos,paralosfotonesderayosXdeenergía0,01MeV,es0,60cm–1.LosrayosXdeestaenergíautilizadosenunaradiografíadeunaposiblefracturadehuesoenunapierna,atraviesanunespesordehuesode6,0cmyunespesordetejidode9,6cm.Determinelasiguienterelación.

intensidadfinaldelosrayosXdespuésdehaberatravesadoelhuesointensidadfinaldelosrayosXdespuésdehaberatravesadoeltejido

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 9 3 6

8809-6527

(Pregunta I2: continuación)

(c) Otras regiones del espectro electromagnético, diferentes de la región de los rayosX,puedenutilizarsetambiénparadiagnósticosclínicos.Enestesentido,laluzprocedentededosláseresseutilizaenoximetríadepulsos.

(i) Identifiquedosregionesdelespectroelectromagnéticoenlascualesseencuentrenlaslongitudesdeondadelaluzemitidaporcadaláser.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(ii) Resumacómoseutiliza la luz láserparamedir lasaturacióndehemoglobinaenlasangre.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 0 3 6

8809-6527

–31–

Véase al dorso

I3. Estapreguntatratasobreradioisótoposutilizadoscomotrazadores.

(a) Definasemivida biológicaysemivida física.

Semividabiológica: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Semividafísica: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(b) Los radioisótopos pueden utilizarse como “trazadores”, con objeto de estudiar ciertosprocesosfisiológicosdelcuerpo.Paraestosisótopos,indiqueunarazónporlaque

(i) resultaimportantequetenganunacortasemividabiológica.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(ii) susemividafísicaesmayorquesusemividabiológica.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(c) Lasemividafísicadeciertoisótopoutilizadocomotrazadoresde4,0díasysusemividabiológica de 2,0 días. Calcule la disminución porcentual en la actividad del isótopo4,0díasdespuésdeserintroducidoenelcuerpo.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 1 3 6

8809-6527

Opción J — Física de partículas

J1. Estapreguntatratasobrefermionesybosones.

(a) Haciendo referencia al principio de exclusión de Pauli, distinga las diferencias entrefermionesybosones.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(b) Identifiqueelbosónmediadorde

(i) lainteracciónelectromagnéticaentreelectrones.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(ii) lainteracciónfuerteentrenucleones.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(c) Lainteracciónfuerteentrenucleonestieneunalcancedelordende10–15m.Demuestrequelamasadelbosónen(b)(ii)esaproximadamente100MeVc–2.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 2 3 6

8809-6527

–33–

Véase al dorso

(Pregunta J1: continuación)

(d) El diagrama de Feynmanmuestra la desintegración de unmesón en un anti-muón yunneutrino.

(i) Indiquelacargadelmesónydelanti-muón,yexpliquesurespuesta.

Mesón: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Anti-muón: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(ii) IdentifiquelapartícularotuladaX.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 3 3 6

8809-6527

J2. Estapreguntatratasobreaceleradoresdepartículas.

(a) En la colisión de protones acelerados con protones estacionarios se pueden producirdiferentes tipos de partículas. Explique por qué los protones acelerados deben teneraltaenergía.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(b) Eldiagramamuestraalgunascaracterísticasdeunaceleradorlinealdepartículasutilizadoparaacelerarprotones.

ánodos ánodos

hazdeprotones

1 2 3 4

fuentedeprotones cámaradevacío

Lacámaradevacíocontieneunasucesióndeánodoscilíndricosdelosquesemuestransolocuatro,losánodos1,2,3y4.

(i) Indiqueporquélosprotonesnoseaceleranmientrasqueatraviesanlosánodos.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(ii) Describaelmecanismomedianteelcuallosprotonessonaceleradosporlosánodos.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 4 3 6

8809-6527

–35–

Véase al dorso

(Pregunta J2: continuación)

(c) LaenergíamínimarequeridaparaproducirunmesónK–enunacolisiónentreunprotónde alta energía y un protón estacionario es 1890MeV. Determine la energía cinéticamínimaECquedebetenerelprotóndealtaenergía,paraproducirunmesónK

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(d) Enaceleradoresdepartículastalescomolossincrotrones,sepuedenprepararcolisionesentreprotonesyantiprotonesqueviajenensentidosopuestos. Indiqueunaventajayuninconvenientedeestetipodepreparación,entérminosdeproduccióndepartículasycomparándolaconlodescritoen(c).

Ventaja: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Inconveniente:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 5 3 6

8809-6527

J3. Estapreguntatratasobrelosquarks.

(a) LaextrañezadelhadrónΩ–es–3ysuespínes+ 32.

(i) ExpliquecómosesabequelaestructuradequarksdelhadrónΩ–essss.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(ii) HaciendoreferenciaalaestructuradequarksdelhadrónΩ–,expliqueporquéseintrodujoelconceptodecolordelosquarks.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(iii) IndiqueporquéelhadrónΩ–notienecolor.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(b) Además de proporcionar una prueba de la existencia de los quarks, los experimentosde dispersión inelástica profunda constituyen también evidencia de la existenciadegluones.

(i) Indiquequéentendemospordispersióninelásticaprofunda.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(ii) Resumacómolosexperimentosproporcionanevidenciadelaexistenciadegluones.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 6 3 6

nivel superior prueba 3 - ib documents past papers...g2. esta pregunta trata sobre la aberración...

Documents

efecto del lente de contacto sobre las aberraciones ... ·...

física la luz naturaleza de la luz. física naturaleza de...

biblioteca.ixconsult.com.brbiblioteca.ixconsult.com.br/indice/1058/1058.pdf ·...

dichos de cardenal errázuriz: matrimonio homosexual ¿una...

1 efecto doppler y aberración de la luz -...

rosa cromática

rueda cromática

importancia cromática en la ilustración infantil

dispersión cromática sobre rof

cromática revista enero 2013

deficiencia cromática

cromática nº 72 diciembre 2011

la reintegración cromática

lente marzo

minicatÁlogo de productos - alfonsoeme.com · lona...

lente interior

implantecinsumos.comimplantecinsumos.com/wp-content/uploads/2018/06/...lentes...

se denomina aberración de la luz o aberración de bradley a...

bach y su fantasía cromática

cromática revista febrero 2013