Examen de Física UAB 2023 · recuperación (Parte II) - Julio 2023

Pregunta 1 (0.5 puntos). Naturaleza de las ondas sonoras

Dado que el sonido se propaga como una perturbación en la que las oscilaciones de presión ocurren paralelamente a la dirección en que avanza la onda, este se define como:

Pregunta 2 (0.5 puntos). Superposición con desfase de pi

Se tienen dos ondas armónicas descritas mediante las expresiones $y_1(x, t) = A\sin(kx - \omega t)$ e $y_2(x, t) = A\sin(kx - \omega t + \Delta\phi)$. De acuerdo con el principio de superposición lineal, el perfil resultante viene dado por $y_{\text{tot}}(x, t) = y_1(x, t) + y_2(x, t)$. ¿Qué forma adopta $y_{\text{tot}}(x, t)$ cuando la diferencia de fase es $\Delta\phi = \pi$?

Pregunta 3 (1 punto). Fabricación de lente simétrica

En el diseño de una lente biconvexa simétrica con radio de curvatura $r = 6.5\text{ cm}$, se busca un material con índice de refracción $n$ que permita, en el aire ($n_{\text{aire}} = 1$), concentrar en un foco los rayos paralelos incidentes a una distancia de $9.5\text{ cm}$. ¿Cuál es el índice de refracción requerido?

Pregunta 4 (0.5 puntos). Resolución en microscopía electrónica

El fenómeno de difracción impone una cota a la resolución de un microscopio proporcional a la longitud de onda de la radiación empleada. ¿Cuál es la razón fundamental por la que los microscopios electrónicos consiguen resoluciones espaciales subnanométricas (< 1 nm)?

Pregunta 5 (0.5 puntos). Difracción molecular con rayos X

Para cartografiar la disposición de los átomos en macromoléculas biológicas (con separaciones interatómicas típicas entre $0.1$ y $1\text{ nm}$) mediante difracción se utilizan rayos X y no radiación del espectro visible. ¿A qué responde esta elección?

Contexto

Instrucciones y parámetros del examen:

Tiempo asignado: 60 minutos. Calificación máxima posible: 5 puntos.

Criterio de corrección: cada respuesta errónea descuenta 0,1 puntos si se entrega únicamente esta parte, o 0,2 puntos si se completan ambas partes del examen. Las respuestas correctas suman la puntuación indicada.

Constantes físicas útiles: Intensidad umbral: $I_0 = 10^{-12}\text{ W/m}^2$

Constante de Planck: $h = 4.136 \times 10^{-15}\text{ eV}\cdot\text{s}$

Carga elemental: $1\text{ eV} = 1.602 \times 10^{-19}\text{ J}$

Unidad de masa atómica: $1\text{ uma} = 1.66 \times 10^{-27}\text{ kg}$

Índice del aire: $n_{\text{aire}} = 1$

Pregunta 6 (0.75 puntos). Intensidad de fuentes incoherentes

En un determinado punto del espacio inciden dos fuentes sonoras incoherentes que generan niveles de intensidad de $3\text{ dB}$ y $8\text{ dB}$, respectivamente. ¿Cuál es el valor de la intensidad acústica global en esa posición?

.

Pregunta 7 (0.5 puntos). Balances energéticos en reacciones nucleares

Tanto en la fisión como en la fusión nuclear se transforman núcleos atómicos (dividiéndose o combinándose, respectivamente). Como principio general, para que una reacción nuclear sea exoenergética (libere energía), los núcleos producidos deben:

Contexto

Instrucciones y parámetros del examen:

Tiempo asignado: 60 minutos. Calificación máxima posible: 5 puntos.

Criterio de corrección: cada respuesta errónea descuenta 0,1 puntos si se entrega únicamente esta parte, o 0,2 puntos si se completan ambas partes del examen. Las respuestas correctas suman la puntuación indicada.

Constantes físicas útiles: Intensidad umbral: $I_0 = 10^{-12}\text{ W/m}^2$

Constante de Planck: $h = 4.136 \times 10^{-15}\text{ eV}\cdot\text{s}$

Carga elemental: $1\text{ eV} = 1.602 \times 10^{-19}\text{ J}$

Unidad de masa atómica: $1\text{ uma} = 1.66 \times 10^{-27}\text{ kg}$

Índice del aire: $n_{\text{aire}} = 1$

Pregunta 8 (0.75 puntos). Actividad y dosis de Cobalto-60

El cobalto-60 ($^{60}\text{Co}$) se desintegra con un tiempo de semidesintegración de $5.27\text{ años}$ (considerando años de $365\text{ días}$). Tras adquirir una muestra con actividad inicial $A_0 = 1.9 \times 10^{13}\text{ Bq}$, se deja transcurrir un periodo de $1.5\text{ años}$. ¿Cuál es la actividad remanente tras dicho tiempo? Asimismo, si un individuo de $85\text{ kg}$ absorbe el $100\%$ de la energía emitida durante $1\text{ minuto}$, emitiendo cada desintegración un fotón gamma de $1.17\text{ MeV}$ (tomando la actividad evaluada a los $1{,}5\text{ años}$), ¿cuál es la dosis física absorbida resultante?