EXAMEN DE FÍSICA E32A_1516 OPCIÓN A 04.05.2016

ORIENTACIONES: Comente sus planteamientos de tal modo que demuestre que entiende lo que hace. Tenga en cuenta que la extensión de sus respuestas está limitada por el tiempo y el papel de que dispone. Recuerde expresar todas las magnitudes físicas con sus unidades. No confunda escalares con vectores.

TEORIA. T.1 Energía potencial gravitatoria. (1 punto)

T.2 Concepto de fotón. Dualidad onda-corpúsculo. (1 punto)

CUESTIONES. C.1. Un protón y un deuterón penetran, con la misma velocidad v y perpendicularmente en una zona donde existe un campo magnético B uniforme. Encuentre la relación entre los radios de las trayectorias que describen. Desprecie el defecto de masa del deuterón.(1 punto)

C.2 El potasio (Z=19) tiene varios isotopos, algunos de los cuales es radiactivo como es el caso del potasio-40 (A=40). Este isótopo tiene una masa de 39.96399848 u y un periodo de semidesintegración de 1.248·10

9 años.

Calcule:

a) Energía de enlace del potasio-40 en MeV y J. (0,5 puntos)

b) Cuantos núcleos de potasio-40 quedarán a los dos días de una muestra de 0,565 mol. (0,5 puntos)

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PROBLEMAS. P.1. Tres partículas elementales (un p

+ y dos e

-) se encuentran en un plano formando un triángulo rectángulo e

isósceles con el protón en el vértice recto. Calcule:

a) Haga un dibujo situando el triángulo en el plano xy de un sistema de referencia. Sabiendo que el módulo de la fuerza que se ejerce el protón con cada uno de los electrones es 9,239 10

-12N, calcule las dimensiones del triángulo.

(1 punto)

b) Calcule el valor de la fuerza que actúa sobre cada partícula. Energía potencial eléctrica del conjunto de las tres partículas. (1 punto)

c) El triángulo anterior corresponde a medio cuadrado. Calcule el campo y el potencial eléctrico en el vértice del cuadrado donde no hay ninguna carga. (1 punto)

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P.2 Las dos superficies convexas de una lente esférica tienen radios de 0,80m y 1,20m. El índice de refracción de

la lente es n=1,50 .

a) Halle las distancias focales de la lente en el aire y la velocidad de la luz dentro de la lente. (1 punto) b) Características y tamaño de la imagen de un objeto de 45 mm de altura situado a 2,00m de la lente. Haga la construcción geométrica de la imagen. (1 punto).

c) Halle las distancias focales de la lente en el agua (n=1,33) y la velocidad de la luz dentro de la lente. (1 punto)

Datos usables en todos los problemas:

|e|=1,602 10-19

C 1u=931,5 MeV 1a=365d h= 6,626 10-34

Js NA=6,022 1023

mol-1

k=9 109Nm2/C2 m(p+)=1,672 622×10−27

kg m(n)=1,674 927×10−27

kg

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ORIENTACIONES: Comente sus planteamientos de tal modo que demuestre que entiende lo que hace. Tenga en cuenta que la extensión de sus respuestas está limitada por el tiempo y el papel de que dispone. Recuerde expresar todas las magnitudes físicas con sus unidades. No confunda escalares con vectores.

TEORIA T.1 Energía potencial y potencial eléctricos. (1 punto)

T.2 Tipos de radiaciones nucleares. (1 punto)

CUESTIONES. C.1. Comente la frase, justificando adecuadamente sus argumentos: “Siempre que introducimos una espira en el seno de un campo magnético la fuerza neta que actúa sobre la misma es cero” (1 punto)

C.2 Los transbordadores STC (Space Transport System) de la Nasa tienen una longitud propia de 42,67m. Suponiendo que la tecnología hubiera permitido que uno de ellos alcanzara el 99,999% de la velocidad de la luz respecto a la Tierra. Calcule: a) Longitud del transbordador desde el sistema de referencia de la Tierra.(0,5 puntos) b) Cuando en la Tierra han pasado 20,0 años. ¿Qué tiempo ha pasado en la nave? (0,5 puntos)

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PROBLEMAS. P.1. Tres planetas (Venus, La Tierra y Marte) se encuentran en un plano formando un triángulo rectángulo con La Tierra en el vértice recto. Calcule:

a) Haga un dibujo situando el triángulo en el plano xy de un sistema de referencia, La Tierra en el origen y Marte en el eje x. Sabiendo que el módulo de la fuerza que se ejercen La Tierra y Marte 2,3196 10

16N, y que la distancia

entre la Tierra y Venus es 58,1 106

km calcule las dimensiones del triángulo. (1 punto)

b) Calcule el valor de la fuerza que actúa sobre cada planeta. Energía potencial gravitatoria del conjunto de los tres planetas. (1 punto)

c) El triángulo anterior corresponde a medio rectángulo. Calcule el campo y el potencial gravitatorio en el vértice del rectángulo donde no hay ningún planeta. (1 punto)

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P.2 Una fuente luminosa emite radiación de frecuencia 3,75 10

14Hz.

a) La fuente emite con una potencia de 500W. Calcule el número de fotones emitidos en 90,0 min. Calcule

el momento lineal que pueden transmitir esos fotones.(1punto)

b) Calcule frecuencia, longitud de onda y velocidad de la radiación cuando pasa al agua cuyo índice de

refracción es 1,33.(1punto)

c) Se hace incidir la luz sobre un metal cuya función de trabajo o trabajo de extracción es 1,20 eV. ¿Se

producirá efecto fotoeléctrico? En caso afirmativo calcule la energía cinética máxima y velocidad máxima de los electrones arrancados. (1punto)

Datos usables en todos los problemas:

|e|=1,602 10-19

C 1u=931,5 MeV 1a=365d h= 6,626 10-34

Js NA=6,022 1023

mol-1

m(e-)=9,109 10

-31kg

MTIERRA=5,9736 1024

kg MMARTE= 6,4185 1023

kg MVENUS= 4,8690 1024

kg G=6,67 10-11

Nm2/kg

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