INSTRUCCIONES:

  1. 1. El estudiante elegirá y contestará a SOLO CINCO problemas de entre los doce propuestos.
  2. 2. Si se contestan a más problemas de los cinco indicados, el exceso no se corregirá.
  3. 3. Todos los problemas tienen la misma puntuación

Problema 1 (2 puntos) Un satélite de 500 kg se sitúa a una altura de 1200 km sobre la superficie de la Tierra en órbita circular. Determinar:

  1. a) ¿Cuánto ha variado la energía potencial gravitatoria del satélite respecto a la que tenía en la superficie de la tierra?
  2. b) ¿Cuál sería la energía mecánica en esa órbita?

Datos: radio de la Tierra R_T = 6.4 \times 10^3 \text{ km} ; masa de la Tierra M_T = 6 \times 10^{24} \text{ kg} ; constante de la gravitación universal G = 6.7 \times 10^{-11} \text{ Nm}^2 \text{ kg}^{-2} .

Problema 2 (2 puntos) El planeta Mercurio tiene una gravedad en su superficie de 0.376 veces la terrestre y su radio es 0.38 veces el radio terrestre.

  1. a) Obtén la masa de Mercurio.
  2. b) Determina la velocidad de escape desde la superficie de Mercurio.

Datos: radio de la Tierra R_T = 6.4 \times 10^3 \text{ km} ; constante de gravitación universal G = 6.7 \times 10^{-11} \text{ Nm}^2 \text{ kg}^{-2} .

Problema 3 (2 puntos) Tres cargas puntuales están fijas sobre el eje x según indica la figura. En un cierto instante, la carga situada en x=+d y que tiene masa m , se deja libre.

Diagram for Problema 3 showing three point charges on the x-axis: -Q at x = -d, +Q at x = 0, and +Q at x = +d. A point x = +2d is also marked on the axis.
Diagram for Problema 3 showing three point charges on the x-axis: -Q at x = -d, +Q at x = 0, and +Q at x = +d. A point x = +2d is also marked on the axis.
  1. a) Calcular la velocidad con la que alcanza el punto x=+2d .
  2. b) Calcular el sentido y la magnitud de su aceleración cuando alcanza el punto x=+2d .

Dar las respuestas en función de Q , m , d y k , siendo k la constante de Coulomb.

Problema 4 (2 puntos) Las cargas q_1 = -4 \times 10^{-9} \text{ C} y q_2 = 2 \times 10^{-9} \text{ C} están colocadas según se representa en la figura. Calcula:

Diagram for Problema 4 showing two point charges on the x-axis: q1 at the origin and q2 at x = d = 1m. A point P is located on the y-axis at y = d = 1m.
Diagram for Problema 4 showing two point charges on the x-axis: q1 at the origin and q2 at x = d = 1m. A point P is located on the y-axis at y = d = 1m.
  1. a) El vector campo eléctrico total en el punto P .
  2. b) El trabajo mínimo necesario para trasladar una carga q_o = 1 \times 10^{-9} \text{ C} desde el infinito hasta el punto P .

Dato: Constante de Coulomb k = 9 \times 10^9 \text{ Nm}^2 \text{ C}^{-2}

Problema 5 (2 puntos) Se tienen dos hilos conductores rectos, paralelos e infinitos, separados una distancia d=30 \text{ cm} . Por el conductor 1 circula una corriente eléctrica de intensidad I_1=2 \text{ A} hacia la derecha como indica la figura. Por el conductor 2 sabemos que circula una cierta intensidad I_2 . Si una carga eléctrica q viaja en el plano definido por los hilos en línea recta y con velocidad constante v según el dibujo, determinar el valor y el sentido de la intensidad I_2 que circula por el hilo 2.

Diagram for Problema 5 showing two parallel horizontal wires, 1 and 2, separated by distance d. Wire 1 is at the top with current I1 to the right. Wire 2 is at the bottom with current I2 (direction unknown). A charge q is moving with velocity v between the wires, at a distance d/3 from wire 1.
Diagram for Problema 5 showing two parallel horizontal wires, 1 and 2, separated by distance d. Wire 1 is at the top with current I1 to the right. Wire 2 is at the bottom with current I2 (direction unknown). A charge q is moving with velocity v between the wires, at a distance d/3 from wire 1.

Problema 6 (2 puntos) Una carga q = 1 \times 10^{-9} C y masa m = 8 \times 10^{-21} kg penetra con una velocidad v = 2 \times 10^5 m/s por el punto P en una región con un campo magnético \vec{B} perpendicular al papel y hacia adentro (zona de color gris en la figura).

Diagram for Problem 6: A particle with mass m and charge q enters a shaded region with a magnetic field B pointing into the page at point P with velocity v.
Diagram for Problem 6: A particle with mass m and charge q enters a shaded region with a magnetic field B pointing into the page at point P with velocity v.
  1. ¿Qué intensidad debe tener \vec{B} para que la carga vuelva a la primera región por un punto Q situado a una distancia de 50 cm de P ?
  2. Razona si el punto Q estará localizado por encima o por debajo del punto P .

Problema 7 (2 puntos) Un haz de luz monocromática de longitud de onda \lambda = 6.5 \times 10^{-7} m en el aire, incide con un ángulo de incidencia de 30^\circ y desde el aire, sobre un vidrio plano de índice de refracción 1.5. Por el otro lado del vidrio hay agua (índice de refracción 1.33). Determinar:

Diagram for Problem 7: Light ray incident from air (n=1) at 30 degrees onto glass (n=1.5), which is in contact with water (n_water=1.33).
Diagram for Problem 7: Light ray incident from air (n=1) at 30 degrees onto glass (n=1.5), which is in contact with water (n_water=1.33).
  1. El ángulo de refracción en el vidrio (entrada desde el aire) y el ángulo de salida por el agua.
  2. La longitud de onda de dicho haz en el agua.

Problema 8 (2 puntos) La ecuación de una onda armónica es, en unidades del S.I.:

y(x, t) = 8 \sin \left( 2\pi \left( \frac{x}{50} - \frac{t}{0.02} \right) \right)

  1. Determinar su amplitud, frecuencia, período y longitud de onda.
  2. La velocidad de un punto de la cuerda situado a 150 m del origen en t=0.04 s.

Problema 9 (2 puntos) Un objeto de 1 cm de altura está situado a 5 cm a la izquierda de una lente delgada convergente de 4 dioptrías.

  1. Calcular la posición y la altura de la imagen.
  2. Realizar el diagrama de rayos correspondiente.
Diagram for Problem 9: A 1 cm high object is placed 5 cm to the left of a convergent lens. The diagram shows the optical axis and the object's position.
Diagram for Problem 9: A 1 cm high object is placed 5 cm to the left of a convergent lens. The diagram shows the optical axis and the object's position.

Problema 10 (2 puntos) Calcular la altura mínima d que debe tener un espejo de pared y a la altura h respecto del suelo a la que hay que colocarlo para que una persona de 1.80 m de altura y cuyos ojos están a 10 cm por debajo de la parte superior de la cabeza, pueda ver su imagen completa en el espejo.

Diagram for Problem 10: A person of height 1.80 m with eyes 10 cm below the top of their head is shown next to a vertical mirror of height d at height h from the ground.
Diagram for Problem 10: A person of height 1.80 m with eyes 10 cm below the top of their head is shown next to a vertical mirror of height d at height h from the ground.

Problema 11 (2 puntos) El trabajo mínimo de extracción de electrones en un metal es W=2.97 \times 10^{-19} J. Calcular la longitud de onda umbral de la luz con la que hay que irradiar dicho metal para que se produzca efecto fotoeléctrico.

Constante de Planck: h=6.63 \times 10^{-34} J s

Velocidad de la luz en el vacío: c=3 \times 10^8 m/s.

Problema 12 (2 puntos) El rectángulo de la figura se mueve con una cierta velocidad v respecto a un sistema de referencia OXY que consideramos fijo. El cociente entre el área A que mide un observador fijo OXY y el área A_p que mide un observador que viaja junto con el rectángulo es A/A_p=0.6 . Calcular, en función de la velocidad de la luz c , la velocidad v con la que se mueve el rectángulo respecto a OXY . En la figura la longitud propia de la base del rectángulo es a y su altura es b .

Diagram for Problem 12: A rectangle with proper length a and height b is moving with velocity v in the X direction of an OXY coordinate system.
Diagram for Problem 12: A rectangle with proper length a and height b is moving with velocity v in the X direction of an OXY coordinate system.
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CRITERIOS ESPECÍFICOS DE CORRECCIÓN:

Se exige:

Se valorará positivamente :

Se valorará negativamente :