Física

La órbita de la Tierra alrededor del Sol es aproximadamente circular, tiene un radio de $149,6$ millones de km y un periodo de $365,25$ días. Deduce razonadamente:

Datos: constante de gravitación universal, $G = 6,67 \cdot 10^{-11} \text{ N} \cdot \text{m}^2 / \text{kg}^2$; radio del Sol, $R = 6,96 \cdot 10^5 \text{ km}$

En septiembre de 2023, la NASA y otras agencias espaciales celebraron el éxito de la misión OSIRIS-REx, que trajo muestras del asteroide Bennu a la Tierra. Se sabe que Bennu tiene un diámetro de aproximadamente $493 \text{ m}$ y una masa estimada de $6 \cdot 10^{10} \text{ kg}$.

Datos: constante de gravitación universal, $G = 6,67 \cdot 10^{-11} \text{ N} \cdot \text{m}^2 / \text{kg}^2$; radio de la Tierra, $R_T = 6370 \text{ km}$; masa de la Tierra, $M_T = 6 \cdot 10^{24} \text{ kg}$

Un dipolo eléctrico está formado por dos cargas, $+Q$ y $-Q$, separadas por una distancia $2d = 0,1 \text{ m}$, siendo $Q = 5 \text{ nC}$. La carga $+Q$ se sitúa en el punto $(-d, 0)$ y la carga $-Q$ en el punto $(d, 0)$. Calcula el valor del vector campo eléctrico en un punto $P$ de coordenadas $(0, 2d)$. Representa gráficamente los vectores campo eléctrico de cada carga y el total en dicho punto.Dato: constante de Coulomb, $k = 9 \cdot 10^9 \text{ N} \cdot \text{m}^2 / \text{C}^2$

En una región donde existe un campo magnético uniforme se observa la traza de dos partículas cuyas cargas eléctricas tienen el mismo valor absoluto y el mismo módulo de velocidad. Explica el motivo por el cual se curvan sus trayectorias. Razona cuál de estas dos partículas será positiva y cuál negativa. Realiza una representación gráfica de los vectores involucrados. Razona cuál de las dos partículas tendrá mayor masa.

La figura representa el valor del flujo magnético que atraviesa una espira plana. Responde razonadamente a las siguientes preguntas, enunciando la ley en la que te basas: ¿en qué tramo la fuerza electromotriz inducida tiene valor nulo? ¿Cuál es el valor de la fuerza electromotriz inducida en el tramo I? ¿En qué tramo es mayor el valor de la corriente eléctrica inducida en la espira?

Se tienen dos corrientes paralelas y muy largas, tal y como muestra la figura. Indica razonadamente si en algún punto de la zona A el campo magnético total puede ser nulo. Deduce el valor del cociente $I_2/I_1$ si el campo magnético total en el punto $P$ es nulo. Razona la dirección y el sentido del campo magnético en la zona C.

En la figura se muestra la propagación de una onda transversal sinusoidal para el instante $t = 1 \text{ s}$. La onda se mueve hacia la derecha sobre el eje $x$, su periodo es $T = 2 \text{ s}$ y su amplitud $A = 20 \text{ cm}$. Si el punto O es el origen de coordenadas, determina razonadamente:

Un objeto está situado $20 \text{ cm}$ a la izquierda de una lente de $-4$ dioptrías. Se pide:

El 19/11/2024 aparecía en prensa la siguiente noticia: “Los berberechos de corazón (Corculum cardissa) crean una fibra óptica a través de su concha que ilumina su interior”. Supongamos que podemos simular dicha fibra óptica como un cilindro lleno de una sustancia de índice de refracción $n_1 = 1,55$ y cuyo recubrimiento es una sustancia de índice de refracción $n_2$. Indica cómo se denomina el fenómeno que se produce en el punto B ¿Qué es el ángulo límite? Razona cuál de los índices $n_1$ o $n_2$ es mayor. Sabiendo que $n_0 = 1,33$, ¿con qué ángulo, $\epsilon_1$, debe incidir un rayo de luz en el punto A para que pasando por el punto B salga por el punto C, tal como muestra la figura? Razona todas las respuestas.

En la gráfica adjunta se representa el potencial de frenado, $V_F$, de los electrones emitidos por un metal en función de la frecuencia, $f$, de la luz que incide sobre él. Nombra y explica el fenómeno. Sabiendo que la ecuación de la recta es $V_F = 4,12 \cdot 10^{-15} f - 4,5$, determina el valor de la constante de Planck y el de la frecuencia umbral.Dato: carga elemental, $q = 1,6 \cdot 10^{-19} \text{ C}$

Un puntero láser emite luz monocromática de frecuencia $f = 5,6 \cdot 10^{14} \text{ Hz}$ con una potencia $P = 5 \text{ mW}$. ¿Cuál es la energía de un fotó? Calcula cuántos fotones emite el puntero en un minuto ¿Qué longitud de onda tiene la radiación emitida? Datos: velocidad de la luz en el vacío, $c = 3 \cdot 10^8 \text{ m/s}$; constante de Planck, $h = 6,63 \cdot 10^{-34} \text{ J} \cdot \text{s}$

Dos estrellas, A y B, del sistema IK Pegasi se encuentran en la posición indicada en la figura, separadas entre sí una distancia $6d$. Calcula razonadamente:

Datos: $d = 5 \cdot 10^9\text{ m}$; constante de gravitación universal, $G = 6,67 \cdot 10^{-11}\text{ N m}^2/\text{kg}^2$; masa de la estrella A, $M_A = 3,3 \cdot 10^{30}\text{ kg}$; masa de la estrella B, $M_B = 2,3 \cdot 10^{30}\text{ kg}$

Una estación espacial gira alrededor de un planeta describiendo una órbita circular con una velocidad $v = 6,7\text{ km/s}$. Deduce razonadamente:

Datos: aceleración de la gravedad en la superficie del planeta, $g_0 = 9\text{ m s}^{-2}$; radio del planeta, $R = 5500\text{ km}$

Una trabajadora de una planta de electrolisis para la producción de cloro, realiza tareas de mantenimiento debajo de un cable conductor, por el que circula una corriente de $18\text{ kA}$ que se puede considerar rectilínea e indefinida. El cable se encuentra a $4\text{ m}$ sobre el suelo, como muestra la figura. Calcula el vector campo magnético sobre la cabeza de la trabajadora (a una altura de $1,6\text{ m}$) y representa dicho vector conjuntamente con la corriente que circula por el cable. Justifica la respuesta, indicando la ley física en que se fundamenta y el significado de cada una de las magnitudes que intervienen. El Real Decreto 299/2016, contra los riesgos relacionados con la exposición a campos electromagnéticos, establece que la exposición a un campo magnético estático no debe superar los $2\text{ T}$ ¿está protegida la trabajadora en base a esta normativa?

Dato: permeabilidad magnética en el vacío, $\mu_0 = 4\pi \cdot 10^{-7}\text{ T m/A}$

Se tiene una carga positiva, $q$, en el origen de coordenadas y otra $-q$ en el punto $(a, 0)$ con $a > 0$. Obtén razonadamente, con ayuda de una representación vectorial, el sentido del campo eléctrico total producido por ambas cargas, a la izquierda de la carga positiva ($x < 0$), a la derecha de la carga negativa ($x > a$) y en el tramo comprendido entre las dos cargas ($0 < x < a$).

Una espira cuadrada de $20\text{ cm}$ de lado se sitúa en el seno de un campo magnético uniforme. El módulo del campo magnético varía en función del tiempo, como se indica en la figura adjunta, y su dirección es perpendicular al plano de la espira. Calcula razonadamente el valor de la fuerza electromotriz inducida en la espira. Dibuja el campo magnético y la corriente inducida sobre la espira, razonando su sentido.

Una onda armónica transversal se propaga en el sentido positivo del eje $X$. Las gráficas muestran la elongación de la onda en el instante $t = 0\text{ s}$ y en la posición $x = 0\text{ m}$. Determina la amplitud de la onda, el periodo, la pulsación o frecuencia angular, la longitud de onda y la velocidad de propagación.

Dos compresores de aire acondicionado están separados una distancia de $100\text{ m}$. El primero emite ruido con una potencia sonora de $4\text{ \mu W}$. El nivel sonoro en el punto equidistante entre ellos es de $25\text{ dB}$. Calcula en ese punto el nivel sonoro debido a cada uno de los compresores. Calcula la potencia sonora emitida por el segundo compresor. Desprecia la absorción del aire y el efecto de los objetos situados en el entorno. Considera que las ondas sonoras son esféricas.Dato: intensidad sonora umbral, $I_0 = 10^{-12}\text{ W/m}^2$

La posición de un cuerpo, de masa $m = 1,5\text{ g}$, que oscila respecto a su posición de equilibrio, está descrita por la función $x(t) = 0,10 \cos (10\pi t + \frac{\pi}{2})$ en unidades del Sistema Internacional.

Un objeto de $12\text{ cm}$ de altura se sitúa a $15\text{ cm}$, a la izquierda, de una lente de $4\text{ dioptrías}$.