Download PROBLEMAS Bloque A 1. Un meteorito, de 100 kg de

PAÍS VASCO / JUNIO 01. LOGSE / FÍSICA / EXAMEN COMPLETO
El alumno elegirá un bloque de problemas y dos cuestiones.
Cada cuestión se puntúa sobre 2 y cada problema sobre 3 puntos.
PROBLEMAS
Bloque A
1. Un meteorito, de 100 kg de masa, se encuentra inicialmente en reposo a una distancia
sobre la superficie terrestre igual a 6 veces el radio de la Tierra.
a) ¿Cuánto pesa en ese punto?
b) ¿Cuánta energía mecánica posee?
c) Si cae a la Tierra, ¿con qué velocidad llegará a la superficie?
Datos: G = 6,67 · 10-11 N m2 kg-2; MT = 5,98 · 1024 kg; RT = 6,37 · 106 m
2. Calcula la masa de deuterio que requeriría cada día una hipotética central de fusión de
500 MW de potencia eléctrica en la que la energía se obtuviese del proceso 2 12 H → 24 He ,
suponiendo un rendimiento del 30%.
Datos: mD = 2,01474 u; mHe = 4,00387 u; 1 u = 1,66 · 10-27 kg; NA = 6,02 · 1023 át./mol.
Bloque B
1. La intensidad de la luz solar en la superficie terrestre es aproximadamente de
1 400 Wm-2. Suponiendo que la energía media de los fotones sea de 2 eV:
a) Calcula en número de fotones que inciden por minuto en un superficie de 1 m2.
b) ¿A qué longitud de onda corresponde esa energía media de los fotones?
Datos: e = 1,6 3 10-19 C; h = 6,62 · 10-34 J s
2. Una barra de 25 cm de longitud se mueve a 8 m s -1 en un plano perpendicular a un
campo magnético de 6 · 10-2 T. Su velocidad es perpendicular a la barra.
a) ¿Cuál será el módulo, la dirección y el sentido de la fuerza magnética que se ejerce
sobre un electrón de la barra? Haz la representación gráfica.
b) ¿Cuál será la diferencia de potencial entre los extremos de la barra?
Dato: e = 1,6 · 10-19 C
CUESTIONES
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1. Enuncia el teorema del momento angular para un punto material y describe algún
ejemplo de movimiento en que se cumpla el teorema de conservación del momento
angular.
2. Describe el funcionamiento óptico del ojo humano. ¿En qué consisten la miopía y la
hipermetropía? ¿Cómo se corrigen?
3. Energía e intensidad del movimiento ondulatorio. Variación con la distancia a la fuente
emisora.
4. ¿Cómo se ha de aplicar un campo eléctrico y otro magnético, perpendiculares y
uniformes, para que sus fuerzas respectivas sobre una carga con velocidad v se anulen?
¿Cuál ha de ser la relación entre sus módulos?
Solución
PROBLEMAS
Bloque A
1.
a) El módulo de la fuerza de la gravedad es:
mM
F=G 2
r
Sustituyendo se tiene el valor de la fuerza en el punto indicado.
24
mM T
-11 100 · 5,98 · 10
F=G
= 6,67 ·10
= 20,0 N
( 7 RT ) 2
(7 · 6,37 · 10 6 ) 2
b) La energía mecánica total de un cuerpo en reposo es sólo su energía potencial, cuyo valor es:
mM
mM T
100 · 5,98 · 10 24
E p = −G
= −G
= −6,67 · 10 -11
= −8,95 · 108 N
6
r
7 RT
7 · 6,37 · 10
c) Al caer sobre la Tierra se transforma la energía potencial en energía cinética. Por tanto:
E pf + Ekf = ETotal ⇒
1 2
mM T
2 ETotal
M
mv − G
= ETotal ⇒ v =
+ 2G T
2
RT
m
RT
Sustituyendo:
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v=
2 · ( −8,95 · 10 8 )
5,98 ·10 24
+ 2 · 6,67 · 10 -11
= 10 360 m/s
100
6,37 ·10 6
2.
El balance de masa en la reacción es: m He − 2mD = 4,00387 − 2 · 2,01474 = -0,02561 u
La energía que debe consumir la planta en un día es:
E = Pt =
PÚtil
η
t=
500 · 10 6
· 24 · 60 · 60 = 1,44 · 1014 J
0,3
La variación de masa que exige esta energía es: ∆m =
E 1,44 · 1014
=
= 1,6 · 10 -3 kg
2
8 2
c
( 3 · 10 )
Desaparecen 0,02561 g de masa por cada dos moles de deuterio; para tener una pérdida de
masa de 1,6 g se necesitarán:
m = ∆m
2 mD
2 · 2,01474
= 1,6
= 252 g de Deuterio
∆mmol
0,02561
CUESTIONES
1.
r
El momento angular de una partícula es una magnitud cuyo valor es: L = mrr × vr
Se trata de una magnitud que, en ausencia de fuerzas exteriores, se conserva. Un ejemplo de este
fenómeno se tiene en el movimiento de los cometas alrededor del Sol. Cuando disminuye el radio
de la trayectoria la velocidad aumenta para mantener constante el valor del momento angular.
2.
El ojo funciona como una lente convergente que permite formar las imágenes de los objetos reales
en la retina, que es la parte más retrasada del ojo y que es la única zona fotosensible del mismo.
Un ojo miope forma la imagen delante de la retina y se corrige situando una lente divergente
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delante del ojo; un ojo hipermétrope forma la imagen detrás de la retina y se corrige utilizando una
lente convergente.
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