Pregunta 7 · Física PAU Asturias Ordinaria 2024

Tema: Óptica geométrica: lentes, espejos y el ojo · Del examen Ordinaria (2024)

Enunciado

DATOS y CONSTANTES FÍSICAS

RT=6,37×106 mR_{\text{T}} = 6{,}37\times 10^6\text{ m} · k=9,0×109 N⋅m2⋅C−2k = 9{,}0\times 10^9\text{ N}\cdot\text{m}^2\cdot\text{C}^{-2} · mp+=1,67×10−27 kgm_{\text{p}^+} = 1{,}67\times 10^{-27}\text{ kg} · c=3,0×108 m⋅s−1c = 3{,}0\times 10^8\text{ m}\cdot\text{s}^{-1} · MSol=1,99×1030 kgM_{\text{Sol}} = 1{,}99\times 10^{30}\text{ kg} · ROrbita Tierra=1,50×1011 mR_{\text{Orbita Tierra}} = 1{,}50\times 10^{11}\text{ m}

G=6,67×10−11 N⋅m2⋅kg−2G = 6{,}67\times 10^{-11}\text{ N}\cdot\text{m}^2\cdot\text{kg}^{-2} · ∣qe−∣=∣qp+∣=1,6×10−19 C|q_{\text{e}^-}| = |q_{\text{p}^+}| = 1{,}6\times 10^{-19}\text{ C} · me−=9,11×10−31 kgm_{\text{e}^-} = 9{,}11\times 10^{-31}\text{ kg} · h=6,63×10−34 J⋅sh = 6{,}63\times 10^{-34}\text{ J}\cdot\text{s} · MLuna=7,35×1022 kgM_{\text{Luna}} = 7{,}35\times 10^{22}\text{ kg} · ROrbita Luna=3,84×108 mR_{\text{Orbita Luna}} = 3{,}84\times 10^8\text{ m}

μ0=4π×10−7 T⋅m⋅A−1\mu_0 = 4\pi\times 10^{-7}\text{ T}\cdot\text{m}\cdot\text{A}^{-1} · naire=1n_{\text{aire}} = 1 · I0=10−12 W⋅m−2I_0 = 10^{-12}\text{ W}\cdot\text{m}^{-2} · NA=6,02×1023 mol−1N_{\text{A}} = 6{,}02\times 10^{23}\text{ mol}^{-1} · MTierra=5,97×1024 kgM_{\text{Tierra}} = 5{,}97\times 10^{24}\text{ kg} · vsonido=340 m⋅s−1v_{\text{sonido}} = 340\text{ m}\cdot\text{s}^{-1}

Pregunta 7. Un sistema óptico consta de una lente delgada convergente cuya distancia focal es de 0,4 m0{,}4\text{ m}.

a)

Determina la distancia a la que debe colocarse un objeto delante de la lente convergente para que se forme una imagen virtual, derecha y con un tamaño el doble del objeto, que tiene 5 cm5\text{ cm} de altura.

(1 punto)

b)

Realiza la representación gráfica del trazado de rayos correspondiente, identificando los elementos principales de la lente, el objeto y la imagen formada, así como las posiciones de éstos.

(1 punto)

seek

Enunciado: Pregunta 7 · Física PAU Asturias Ordinaria 2024

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) Determina la distancia a la que debe colocarse un objeto delante de la lente convergente para que se forme una imagen virtual, derecha y con un tamaño el doble del objeto, que tiene 5 cm de altura.

Solución: −0,2 m-0{,}2\text{ m} / −20 cm-20\text{ cm}

b) Realiza la representación gráfica del trazado de rayos correspondiente, identificando los elementos principales de la lente, el objeto y la imagen formada, así como las posiciones de éstos.

Solución: Puesto que la lente es convergente y que la imagen formada debe ser virtual y derecha, el objeto se sitúa entre el foco objeto y la lente a la mitad de la distancia focal (s=−0,2 m=−f′/2s = -0{,}2\text{ m} = -f'/2). Además, la imagen tiene un tamaño dos veces mayor que el objeto y por tanto se formará en un punto del eje situado a una distancia 2 veces superior a la del objeto de la lente, o sea a la misma distancia focal (s′=−0,4 m=−f′s' = -0{,}4\text{ m} = -f'), situada hacia la izquierda de ésta, según se representa en la figura.

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