Examen de Física de Galicia 2025 (convocatoria extraordinaria)

PREGUNTA 1. INTERACCIÓN GRAVITATORIA. (2,5 puntos)

TEXTO: La Estación Espacial Internacional

La Estación Espacial Internacional, EEI, es una estación espacial modular de unos 420000 kg, tan grande como un campo de fútbol: 100 m de largo y 80 m de ancho; situada en órbita circular terrestre baja, LEO (está más cerca de la Tierra que otros objetos en el espacio). En este proyecto participan las agencias espaciales: NASA (Estados Unidos), Roscosmos (Rusia), JAXA (Japón), ESA (Europa) y ASC (Canadá).

La estación sirve como un laboratorio de investigación, realizándose estudios sobre astrobiología, astronomía, meteorología, física y otros muchos campos. Científicos en la Tierra tienen acceso a los datos en tiempo real y pueden sugerir modificaciones a la tripulación.

La EEI también está capacitada para probar los sistemas y equipaciones necesarias para la realización de vuelos espaciales de larga duración, como pueden ser las misiones a la Luna y a Marte. Se podría decir que la EEI es una pequeña ciudad científica flotando en el espacio y girando alrededor de la Tierra.

https://es.wikipedia.org/wiki/Estación_Espacial_Internacional

1.1 Responda estos dos apartados: (1 punto)

La Estación Espacial Internacional completa, aproximadamente, dieciséis vueltas en 24 horas, girando con una celeridad de 28000 km/hora. Si usted está viajando en la EEI:

1. ¿Cada cuántas horas ve un nuevo amanecer?

2. ¿A qué altura sobre Galicia estará si pasa por su vertical?

1.2. Indique y justifique la respuesta correcta. (0,5 puntos)

Con los datos del apartado 1.1, ¿podría calcular la masa de la Tierra? ¿Es necesario algún dato adicional?

1. No, los datos del apartado 1.1 no tienen relación con la masa de la Tierra.

2. Sí, sin datos adicionales.

3. Sí, con el dato adicional de la masa de la EEI.

4. Sí, con el dato adicional de la Constante de Gravitación Universal.

1.3. Responda estos dos apartados: (1 punto)

Imagine ahora que trabaja en un equipo de la ESA y tiene que hacer los cálculos para poner la EEI en órbita desde la superficie terrestre por lo que debe:

1. Calcular la energía mecánica de la EEI en la órbita.

2. Explicar cómo determinar la energía cinética mínima necesaria que habría que comunicarle para ponerla en órbita y calcular su valor.

DATOS: $G=\mathrm{6,67}\times {10}^{-11}\mathrm{N}\cdot {\mathrm{m}}^2\cdot \mathrm{k}{\mathrm{g}}^{-2}$; $R_T=\mathrm{6,37}\times {10}^6$ m; $M_T=\mathrm{5,98}\times {10}^{24}$ kg.

PREGUNTA 2. INTERACCIÓN ELECTROMAGNÉTICA. (2,5 puntos)

2.1. Indique y justifique la respuesta correcta. (1 punto)

Una espira conductora plana se sitúa en el seno de un campo magnético uniforme. El flujo magnético a través de ella será máximo si: a) disminuye la superficie de la espira; b) la espira se dispone paralela al campo magnético; c) la espira está colocada perpendicularmente al campo magnético.

2.2. Resuelva uno de estos dos problemas: (1,5 puntos)

2.2.1. En el punto A de coordenadas (0,15) hay una carga de $-\mathrm{6,0}\times {10}^{-5}$ C y en el origen de coordenadas hay otra de $\mathrm{1,5}\times {10}^{-4}$ C. Calcule: a) la intensidad del campo eléctrico resultante en el punto P de coordenadas (36,0); b) el potencial resultante en ese punto. Nota: las coordenadas se expresan en metros.

2.2.2. Un electrón se acelera desde el reposo mediante una diferencia de potencial de 1000 V; a continuación entra con una velocidad $v\widehat{\mathrm{ȷ}}\mathrm{m}\cdot {\mathrm{s}}^{-1}$ en un campo magnético estacionario y uniforme $\vec{B}=-\mathrm{0,24}\widehat{k}$ T. Calcule: a) la velocidad $v$ y el radio de la trayectoria del electrón; b) el módulo, la dirección y el sentido del campo eléctrico necesario para que el electrón no experimente desviación a su paso por la región en la que existen el campo eléctrico y el magnético.

DATOS: $K=9\times {10}^9\mathrm{N}\cdot {\mathrm{m}}^2\cdot {\mathrm{C}}^{-2}$; $\mathrm{\mid }{q}_e\mathrm{\mid }=\mathrm{1,6}\times {10}^{-19}$ C; $m_e=\mathrm{9,1}\times {10}^{-31}$ kg.

PREGUNTA 3. ONDAS Y ÓPTICA GEOMÉTRICA. (2,5 puntos)

3.1. Indique y justifique la respuesta correcta. (1 punto)

Cuando la luz pasa de un medio a otro de menor índice de refracción, el ángulo de refracción es: a) el mismo que el de incidencia; b) menor que el de incidencia; c) mayor que el de incidencia.

3.2. Resuelva uno de estos dos problemas: (1,5 puntos)

3.2.1. La función de onda de una onda armónica que se mueve en una cuerda es $y(x,t)=\mathrm{0,03}\mathrm{s}\mathrm{e}\mathrm{n}(\mathrm{2,2}x-\mathrm{3,5}t)$, donde las longitudes se expresan en metros y el tiempo en segundos. Determine: a) la longitud de onda y el período de esta onda; b) la velocidad de propagación y la velocidad máxima de cualquier segmento de la onda.

3.2.2. Con los datos de las distancias objeto, $s$, e imagen, $s^{\mathrm{\prime }}$, de una lente convergente representados en la tabla adjunta: a) Determine el valor de la potencia de la lente. b) Calcule la distancia focal y dibuje (esquemáticamente) un diagrama de rayos con los datos de la exp. 1.

Nº exp.	1	2	3	4 s (m)	0,50	0,65	0,80	0,95 s' (m)	0,49	0,41	0,36	0,34

PREGUNTA 4. FÍSICA DEL SIGLO XX. (2,5 puntos)

4.1. Indique y justifique la respuesta correcta. (1 punto)

Se iluminan con luz verde de longitud de onda 0,55 μm una superficie de sodio y otra de potasio. Sabiendo que la frecuencia umbral del sodio es $\mathrm{5,60}\times {10}^{14}{\mathrm{s}}^{-1}$ y la del potasio vale $\mathrm{5,32}\times {10}^{14}{\mathrm{s}}^{-1}$, experimentan efecto fotoeléctrico: a) los dos metales; b) solamente el sodio; c) solamente el potasio.

4.2. Resuelva uno de estos dos problemas: (1,5 puntos)

4.2.1. El ${}_6^{14}\text{C}$ es un emisor beta (−) cuyos átomos tienen una masa de 14,0032 u. a) Determine los números atómico y másico del átomo resultante del decaimiento del ${}_6^{14}\text{C}$. b) Calcule la energía de enlace del núcleo de ${}_6^{14}\text{C}$.

4.2.2. En un laboratorio se reciben 100 g de un isótopo desconocido. Transcurridas 2 horas se desintegró el 20% de la masa inicial del isótopo. Determine: a) la constante radioactiva y el período de semidesintegración del isótopo; b) la masa que queda del isótopo original transcurridas 20 horas.

DATOS: $c=3\times {10}^8\mathrm{m}\cdot {\mathrm{s}}^{-1}$; $m_p=\mathrm{1,0073}$ u; $m_n=\mathrm{1,0087}$ u; $m_e=\mathrm{5,5}\cdot {10}^{-4}$ u; 1 u = $\mathrm{931,5}\mathrm{M}\mathrm{e}\mathrm{V}\cdot {\mathrm{c}}^{-2}$.