Examen de Física PAU Castilla y León 2022 · Extraordinaria

Interacción gravitatoria

A.1) Deimos es un satélite que gira alrededor de Marte en una órbita circular de $23460\text{ km}$ de radio con un periodo orbital de $30{,}3\text{ horas}$. Determine el valor de la intensidad gravitatoria debida a Marte en un punto de la órbita de Deimos.

Interacción gravitatoria

A.2) En abril del 2021 se corrigió la altitud sobre la superficie de la Tierra a la que orbita la Estación Espacial Internacional, de forma que su valor alcanzó los $420\text{ km}$ tras un aumento de $360\text{ m}$. Sabiendo que su masa es $4{,}2\cdot 10^5\text{ kg}$, determine la energía que aportaron sus motores para conseguir esa modificación.

Interacción electromagnética

A.3) Dos cargas puntuales de $4\text{ }\mu\text{C}$ se encuentran situadas en los puntos $\text{A}(2, 0)\text{ m}$ y $\text{B}(-2, 0)\text{ m}$. Calcule el trabajo necesario para trasladar una carga de $2\text{ }\mu\text{C}$ desde el punto $\text{C}(-1, 0)\text{ m}$ hasta el $\text{D}(0, -3)\text{ m}$. Razone si dicho trabajo se ha realizado a favor o en contra del campo.

a)

b)

Interacción electromagnética

A.4) Un protón penetra perpendicularmente a un campo magnético uniforme de $3\text{ T}$. Si el protón se mueve con una energía cinética de $4\text{ MeV}$, ¿qué fuerza ejerce el campo sobre el protón?

Interacción electromagnética

A.5) Una espira rectangular, cuyos lados miden $40\text{ cm}$ y $50\text{ cm}$, respectivamente, se sitúa en una región del espacio en la que existe un campo magnético uniforme cuyo módulo varía con el tiempo según se observa en la figura. Si el plano de la espira es perpendicular a la dirección del campo magnético, determine y represente la variación temporal de la fuerza electromotriz inducida en ella en el intervalo mostrado.

1.

2.

3.

4.

Ondas

A.6) Una onda armónica de frecuencia $f = 75\text{ Hz}$ se propaga por un medio con velocidad $v = 125\text{ m s}^{-1}$. Determine la distancia mínima entre dos puntos del medio que se encuentran en oposición de fase.

Ondas

A.7) Una fuente sonora puntual emite con una potencia de $80\text{ W}$. Determine el nivel de intensidad sonora en los puntos distantes $10\text{ m}$ de la fuente y la distancia a la fuente a la que el nivel de intensidad sonora es $130\text{ dB}$.

Dato: Intensidad física umbral $I_0 = 10^{-12}\text{ W m}^{-2}$.

a)

b)

Óptica geométrica

A.8) Un rayo de luz incide desde el aire sobre la superficie lateral de un largo bloque rectangular de vidrio ($n_V = 1{,}62$), sobre el que existe una película de agua ($n_A = 1{,}33$). Determine el máximo valor del ángulo $\alpha$ para que el rayo se refleje completamente en la cara superior del bloque.

A.9) Se desea proyectar un objeto sobre una pantalla situada a $36\text{ cm}$ del mismo y para ello se dispone de una lente de distancia focal $8\text{ cm}$. Determine en qué posiciones se debe situar dicha lente y en cuál de ellas se obtiene una imagen de mayor tamaño que el objeto.

Física del siglo XX

A.10) Calcule la longitud de onda asociada a un electrón que, partiendo del reposo, es acelerado mediante una diferencia de potencial de $3250\text{ V}$.

A.11) Cuando una superficie de un metal es iluminada con luz de $\lambda = 253{,}7\text{ nm}$ el valor del potencial de frenado es $0{,}24\text{ V}$. Halle la frecuencia umbral del metal.

BLOQUE B

El alumno debe responder como máximo a 3 preguntas de las 6 planteadas.

Interacción gravitatoria

B.1) Si repentinamente se duplicara la masa de la Luna, ¿cómo variaría su periodo de rotación alrededor de la Tierra? ¿Y si fuera la Tierra la que duplicara su masa? Razone las respuestas.

Interacción electromagnética

B.2)

Razone la veracidad o falsedad de la siguiente afirmación: «Dos conductores rectilíneos indefinidos se repelen cuando por ellos circulan corrientes en sentidos opuestos y se atraen si invertimos el sentido de ambas corrientes».

Verdadera

Falsa

Interacción electromagnética

B.3)

Por el centro de una espira circular, y en dirección perpendicular al plano de la espira, hay un hilo conductor muy largo por el que circula corriente de intensidad constante. La espira comienza a moverse hacia arriba, manteniéndose su plano siempre perpendicular al hilo. Razone como varía la f.e.m. inducida en la espira.

Ondas

B.4)

Razone si la siguiente afirmación es verdadera o falsa: «Si dos ondas se propagan con la misma velocidad, la difracción que experimentan sus frentes de ondas al alcanzar un orificio dependerá del valor de su frecuencia».

Verdadera

Falsa

Óptica geométrica

B.5)

Explique el fundamento de la lupa y trace el diagrama de rayos correspondiente.

Física del siglo XX

B.6) Defina periodo de semidesintegración y constante de desintegración. Deduzca la relación entre ambos.