Download PROBLEMAS BLOQUE A 1. Dos cargas negativas puntuales de –5

PAÍS VASCO / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / FÍSICA / EXAMEN COMPLETO
Elegir un bloque de problemas y dos cuestiones.
1. Cada cuestión debidamente justificada y razonada se valorará con un máximo de 2 puntos.
2. Cada problema con una repuesta correctamente planteada, justificada y con solución correcta se valorará con
un máximo de 3 puntos.
PROBLEMAS
BLOQUE A
1. Dos cargas negativas puntuales de –5· 10-8 C, están fijas en el eje OX en los puntos
x1 = 0 y x2 = 5, donde las distancias se expresan en mm. Hallar:
a) El campo eléctrico en el punto x3 = 10, indicando su dirección y sentido.
b) La velocidad con que llega al punto x4 = 8, una partícula de carga 8· 10-9 C y 5 mg de
masa que se abandona libremente en el punto x 5 = 10
K = (1/4∏ å0) = 9· 109 N· m2/C2
2. Una onda armónica se propaga por un medio elástico siguiendo la ecuación
y=
24· sen(2000t-5x) en unidades del S.I. Determinar:
a) Amplitud, frecuencia y longitud de onda de la misma.
b) El desfase que existirá entre dos puntos separados 0,2 m entre si a lo largo de la
dirección de propagación de la onda.
c) La ecuación de otra onda idéntica a la anterior que se propague en sentido contrario a
la dada.
BLOQUE B
1. Un cohete de 1000 kg se pone en órbita circular a 800 km de la superficie de la
Tierra. Calcular:
a) Su energía potencial
b) Su energía cinética
c) El período de revolución del satélite
d) La velocidad que debiera tener a esa altura para escapar del campo gravitatorio
terrestre.
Constante de gravitación universal
G = 6,67· 10-11 N· m2· Kg-2
Masa de la Tierra
M T = 5,98· 1024 Kg
Radio de la Tierra
RT = 6,37· 106 m
2. Sobre el cátodo de una célula fotoeléctrica incide luz ultravioleta de 2536 Å de
longitud de onda. Sabiendo que el umbral fotoeléctrico del cobre metálico está en λ
= 3200 Å. Calcular:
a) El valor del trabajo de extracción en Julios
b) La energía cinética máxima de los electrones expulsados
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c) La velocidad máxima de los fotoelectrones
Masa del electrón
me = 9,10· 10-31 Kg
Carga del electrón
e = - 1,60· 10-19 Culombios
Constante de Plank
h = 6,62· 10-34 Julios· seg
1 angstrom
1Å = 10-10 m
CUESTIONES
1. Describir el funcionamiento del ojo humano. ¿En qué consisten la miopía y la
hipermetropía? ¿Cómo se corrigen?
2. Analogías y diferencias entre las fuerzas gravitatorias y electrostáticas.
3. Ley de Lenz de la inducción electromagnética. Aplicaciones.
4. Reacciones de Fisión Nuclear. ¿De dónde procede la energía desprendida? Ventajas
e inconvenientes para obtener energía procedente de la Fisión.
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SOLUCIÓN
PROBLEMAS OPCIÓN A
1.
a) En la figura se puede ver la dirección y sentido del campo creado por las dos cargas en el
punto del eje x, x3 = 10 mm. A continuación se calcula el módulo:

q1
5.10 −8
9
=
9
·
10
·
= 45·105 N / C 
2
−3 2
r1
(10·10 )
r
r
r
r

5
⇒
E
=
E
+
E
=
−
225·10
i N/C

T
1
2
q2
5.10− 8
9
5

E 2 = K· 2 = 9·10 ·
= 180·10 N / C
r2
(5·10−3 ) 2

E1 = K·
b)
1

T34 = (V4 − V3 )·q ' = ·m·v 2

2

2·(V4 − V3 )·q '

v=

m
⇒v=
1
1 
9
−8 
V4 = 9·10 ·(−5·10 )·
+
 = −206250 V 

 8·10 −3 3·10 −3 

1 
 1

V3 = 9·10 9 ·(−5·10 −8 )·
+
=
−
135000
V


 10·10− 3 5·10− 3 
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2·(206250 − 135000)·8·10 −9
= 15 m/s
5·10 −6
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2.
a) Identificando los términos con la ecuación general:
x

y = A·sen 2 π  ft − 
λ

A = 24
2 π f = 2000 ⇒ f =
1000 −1
s
ð
2π
2ð
=5⇒ ë =
m
λ
5
b) δ = −5·x 2 + 5·x 1 = 5·(x 1 − x 2 ) = 5·0,2 = 1 m
c) Para obtener la ecuación idéntica a la anterior que se desplaza en sentido contrario basta con
cambiar el signo dentro del seno, y = 24· sen(2000t + 5x)
CUESTIONES
2.
Analogías:
- Ambos campos son centrales, ya que están dirigidos hacia el punto donde se encuentra la
masa o la carga que los crea.
- Son conservativos porque la fuerza central solamente depende de la distancia.
- La fuerza central que define ambos campos es inversamente proporcional al cuadrado de
la distancia
Diferencias:
- El campo gravitatorio es universal: existe para todos los cuerpos. El campo eléctrico sólo
existe cuando los cuerpos están cargados de electricidad.
- El campo gravitatorio es siempre de atracción, mientras que el campo eléctrico pude ser
de atracción (cargas de diferente signo) o de repulsión (cargas de igual signo)
- La constante eléctrica K viene a ser 1020 veces mayor que la constante gravitatoria G. Lo
que indica que el campo gravitatorio es muy débil comparado con el campo eléctrico.
- Una masa, esté en reposo o en movimiento siempre crea un campo gravitatorio. Un carga
eléctrica en movimiento además del campo eléctrico crea también un campo magnético.
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3. Ley de Lenz: El sentido de la corriente inducida es tal que se opone a la variación de flujo que
la produce.
Aplicaciones de la inducción electromagnética son los generadores de corriente alterna, los
motores eléctricos...
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