Tema Nº 5. Optica. Naturaleza de la Luz
Tema 5 Optica.
1.- El índice de refracción del agua es de n= 1,33. Determina la velocidad de la luz en este medio. Sol: V=2,25 108 m/s.
2.- En cierto medio de propagación la velocidad de la luz se reduce a dos terceras partes de la velocidad de la luz en el vacío. Determina el índice de refracción en el vacío. Sol: 1,5
3.-Un rayo de luz que se propaga por el aire incide sobre una superficie plana de cierto material transparente con un ángulo de incidencia de 60º. Si el ángulo de refracción es de 34º, cuál es el índice del material(índice de refracción del aire n=1): Sol1,55
4.- Un rayo se propaga en el aire e incide sobre la superficie de una placa de vidrio con un ángulo de 45º. Calcular el ángulo de refracción. Datos: índice de refracción del aire = 1; índice de refracción del vidrio = 1,5. Sol: 28,12º
5.- Si el índice de refracción del aceite es 1,45, calcula el valor de la longitud de onda (en nm) del color violeta en ese medio, sabiendo que su frecuencia es 7,5·1014 Hz.Sol 276nm
6.- El índice de refracción del diamante es 5/2 y el del vidrio es 3/2. Calcular el índice derefracción relativo vidrio-diamante. Sol 3/5
7.- Hallar el índice de refracción de la luz en el agua, si la velocidad de la luz en ese medioes de 225000 km/s. Sol: 1,33
8.- Calcular la energía correspondiente a una radiación cuya longitud de onda es de 315 nm. Dato h= 6,626 ⋅10−34 J. Sol: 6,31⋅10−19 J
9.-Los índices de refracción absolutos del cuarzo y del diamante son 1,54 y 2,42,
respectivamente. Calcula: a)el índice de refracción del cuarzo con respecto al diamante;b)el índice de refracción del diamante con respecto al cuarzo; c)¿en cuál de los dos medios se propaga la luz con mayor velocidad?. Sol: nc=0,636; nd: 1,57; Vc= 1,95 108 m/s ; vd= 1, 24 108 m/s
10.- Si el espectro luminoso está limitado por longitudes de onda comprendidas entre 7600 y 3800 Å,¿será visible una onda electromagnética cuya frecuencia es de 8,57·1014 Hz? Dato: 1 Å =10–8 cm.
Tema Nº 4. VIBRACIONES Y ONDAS
Ejercicios Ondas
1.- Las ondas sonoras se propagan en el aire con velocidad de 340 m/s. El oído humano percibe las frecuencias comprendidas entre 20-20 000 Hz. ¿Cuál es el intervalo de longitudes de onda de estos sonidos?
a) ʎ = Velocidad / frecuencia = 17 m
b) ʎ = Velocidad / frecuencia = 0,017 m
2.- Si el sonido se propaga en el aire con una velocidad de 340 m/s, halla la mínima longitud de
onda correspondiente a 100 kHz.
A. 3,4 mm.
B. 3,4 cm.
C. 34 m.
D. 3,4 m.
3. Determinar la longitud de onda de un sonido de 500 Hz en el agua y en el hierro, sabiendo que la
velocidad de propagación del sonido en estos medios es, respectivamente, 1430 m/s y 5100 m/s.
A. 2,86 m y 10,2 m.
B. 28,6 m y 10,2 m.
C. 28,6 m y 1,02 m.
D. 2,86 m y 1,02 m.
4.- El movimiento ondulatorio se caracteriza por...
A. Periodo y frecuencia.
B. Periodo y longitud de onda.
C. Longitud de onda y frecuencia.
D. Ninguna de las anteriores.
5. Una onda es...
A. Un desplazamiento de materia.
B. Una propagación de energía.
C. La consecuencia de tirar una piedra en un estanque.
D. Una propagación de materia y energía cinética
6.- movimiento armónico simple MAS indique cuál de las siguientes afirmaciones es la verdadera
A.- Cuándo la partícula se encuentra en los extremos de a trayectoria, la aceleración toma sus valores máximos absolutos.
B. - La partícula se halla en el centro de oscilación cuando a=0 y v=0.
C.- La amplitud A, es la distancia que en cada instante separa la partícula móvil del centro de oscilación.
D.- La vibración es el tiempo empleado por la partícula en efectuar una oscilación completa.
7.- La ecuación de un MAS, en unidades del SI, es y = 2 cos (wt) su amplitud es:
A) A= 1 m que la máxima amplitud de del coseno
B) A = -1m que es la máxima amplitud que puede conseguirse con el seno
C) A = 2 rad
D) A = 2 m
8.- Un cuerpo que se mueve con MAS realiza 4 oscilaciones por segundo con una amplitud de 2 cm, cuál será la frecuencia angular o pulsación del movimiento.
A) w= 8 rad/s
B) w= - 8 rad/s
C) w= 8 π rad/s
D) w= 4 π rad/s
9.- La ecuación para la posición del MAS del ejercicio anterior que daría como
A) x(t)= A sen (ωt)
B) x(t)= 2 sen (8 π t)
C) x(t)= A cos (ωt)
D) x(t)= 2 sen (8ωt)
10.- Cierta partícula se mueve con movimiento armónico simple según la siguiente ecuación: x=0.05 sen (20 π t), en unidades del SI calcule el periodo.
A) T= 0,016s
B) T= 0,05s
C) T= 0,1s
D) T= 10 s
11.- La ecuación de una onda armónica transversal que se propaga en una cuerda viene dada por la expresión: y= 0,5 cos [2 π (10t -x) ] en unidades del SI. ¿Cuánto vale la longitud de onda?
A) 1 m
B) 1 cm
C) 10 m
D) 10 cm
12.-La función de onda de una onda armónica en una cuerda es en unidades SI: y = 0.001 sen (314 t + 62,8 x) Determinar a) en qué sentido se mueve la onda y con qué velocidad. B) longitud de la onda, el periodo y la frecuencia.
Sol: a) el signo positivo del término kx indica que la onda se mueve en sentido negativo del eje x, v= 5m/s b) longitud de onda= 0.1 m, T = 0,02 s, f = 50 Hz
12 .- Una partícula se encuentra sometida a un movimiento armónico simple ¿Qué nombre recibe la distancia a la que se encuentra dicha partícula en un momento dado respecto del punto de equilibrio?
A) Pulsación
B) Amplitud relativa
C) Frecuencia de oscilación
D) Elongación
13.- Siendo x(t)= A sen (ωt+δ), un movimiento armónico simple, indica cuál de las siguientes expresiones es correcta:
A) d2x/dt2 + ω2 x = 0
B) d2x/dt2 - ω2 x = 0
C) dx/dt + ω x = 0
D) dx/dt + ω x = 0
14.- Un cuerpo está sometido a un movimiento armónico simple según la ecuación y= 2 sen (2 π t + π/2 ), indique cuál es la velocidad y la fase en el instante t=2.
A) 0 ; 9 π /2
B) 2 ; 9 π /2
C) 0 ; 3 π /2
D) 2 ; 3 π /2
15.- Indique cuál es la velocidad de propagación ν de una onda longitudinal en un sólido de densidad ρ y coeficiente de elasticidad ϒ
A) ν = ϒ/ ρ
B) ν = ρ /ϒ
C) ν =
raiz cuadrada de ϒ/ ρ
raiz cuadrada de ϒ/ ρD) ν = raiz cuadrada de ρ/ ϒ
raiz cuadrada de ρ/ ϒ16.- De las siguientes afirmaciones corregir la que sea falsa:
a) La elongación es el valor máximo de la amplitud
b) si x= +- A, entonces sen (wt)= 0
c) si ψ = π/2 en t=0, la partícula se halla en X max
17.- Un resorte que vibra con MAS efectúa 15 vibraciones en 40s. Calcula a) la frecuencia. B) el periodo. C) la pulsación de este movimiento.
Sol a) 0.375 Hz b) 2.67s c) 2’36 rad/s
18.- Cierta partícula se mueve con movimiento armónico simple, siendo su fase inicial ψ0, su frecuencia f=50 Hz y su amplitud A =3 cm. Halla el periodo, la pulsación y la ecuación de la elongación.
Sol: a) 0.02 s b) 100 π rad/s c) x= 0.03 sen (100 π t)
16.- Calcula la velocidad de propagación de un pulso de onda en una cuerda de 2,00m de longitud y 100g de masa si de ella cuelga un cuerpo de 3,00 kg
Sol: T= 29,4N, u= 0,05 kg/m, v= 24,2 m/s
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Ejercicios de repaso (II) Tema 3
1- Para determinar el campo gravitatorio terrestre es un punto que ecuación deberemos utilizar.
a) g = -G M/(Rt+h)2
b) g = -G Mm/r
c) g = -G M/r
d) g = -G Mm/r2
2- Para calcular la velocidad que debe adquirir para escapar del campo gravitatorio terrestre si se encuentra a una altura de 1000 km sobre la superficie de la Tierra debemos utilizar.
a) Ep = m g h
b) Em = Ec + Ep = ½ m v2 + m g h
c) V = √2 GMt/r
d) V = √2 GMt/r2
3- La masa de un cuerpo a es mayor que la de un cuerpo b. Di si el módulo de la fuerza gravitatoria ejercida por el cuerpo a sobre el b es mayor menor o igual.
a) Mayor
b) Menor
c) Igual
d) Ninguna de las anteriores puesto que no hay fuerza
4- Para calcular al fuerza de atracción gravitatoria entre dos cuerpos de masa 30 kg separados 20 cm. Que ecuación sería más correcta
a) F12= -G m1m2/r2
b) F12= G m1m2/r2
c) F12= -G m1m2/r
d) F12= -G m1/r2 m1 puesto que los dos tienen la misma masa
5- Supongamos que queremos calcular la masa de un cierto planeta sabiendo que un cuerpo de 70kg es atraído con una fuerza de 315 N cuando está a una distancia de 5000 km del su centro. Qué ley debería de aplicar para calcular dicha masa.
a) La 3ª ley de Kepler
b) De la 2ª Ley de Newton
c) De la ley de la Gravitación Universal
d) Las dos respuestas anteriores son ciertas
6- Las dimensiones de la energía potencial gravitatoria son:
a) MT-2L2
b) MT2L-2
c) M2T-1L
d) MT-1L2
7- Sobre una rueda de 80 cm de diámetro y momento de inercia de 50 Kg m2 se aplica tangencialmente una fuerza de 10 kp. Que ecuación sería más conveniente utilizar
a) M = I α
b) F d = I α
c) L = I ω
d) Ninguna de las anteriores se calcula con F = ma
8- Cuál será el valor de la aceleración angular del ejercicio anterior
a) 0.784 rad/s2
b) 8 rad/s2
c) 0.784 m/s2
d) Ninguna de las anteriores
9- Un hombre de masa m se encuentra sobre una báscula que a su vez se encuentra dentro de un ascensor. Si el ascensor baja con una aceleración igual al valor de la gravedad g ¿Qué marcará la báscula?
a) mg
b) 2 mg
c) 0
d) -mg
Ejercicios y problemas (I). Repaso tema 3
1- Un cuerpo describe una órbita circular de radio R= 100m en torno a un punto fijo con rapidez constante dando una vuelta completa por segundo. Qué fórmula deberíamos utilizar para calcular la aceleración del cuerpo.
a) a = v2/r
b) a= F/m
c) a= v/t
d) a=0 no tiene aceleración porque la rapidez es constante
2- Las masas de la Tierra y de la Luna son aproximadamente Mt= 5.98 1024 kg y Ml = 7.36 1022 kg siendo la distancia promedio entre ellos 3.84 108 m. Qué fórmula deberemos aplicar para determinar la fuerza ejercida por la Tierra sobre la Luna
a) F = - G Mt Ml / r2
b) F = - G Mt Ml / r
c) F = ma
d) Ninguna de las anteriores
3- Del ejerció anterior qué fuerza será de mayor magnitud.
a) La fuerza ejercida por la Tierra, tiene mayor masa
b) Las dos son de igual magnitud
c) El valor es superior a la masa de la luna y la Fuerza es inferior a la el peso de esta
d) La tres respuestas anteriores son ciertas
4- Si la distancia de la Tierra al Sol es aproximadamente de 1.46 1011 m. Qué ecuación deberemos utilizar para conocer la masa del Sol.
a) La 2º ley de Newton F = ma y despejo la masa.
b) La 1º ley de Newton para la cantidad de movimiento p = mv y despejo m
c) La 3ª de Kepler T2 = C a3 donde C=4π2/G M sol y despejo la masa.
d) La de la energía potencial Ep = mg h y despejo la masa
5- Un cilindro de masa 10 kg y 0,1 m de radio, está girando 1000 rpm respecto a un eje que pasa por el centro. Cuál será la velocidad angular
a) 104 rad
b) 1045 rad/s
c) 104 rad/s
d) 10445 rad
6- Qué distancia o ángulo recorrerá el cilindro anterior después de dar 1500 vueltas
a) 9425 rad
b) 425 rad
c) 700 rad
d) 265 rad
7- Qué fuerza tangencial tendríamos que aplicar al cilindro anterior para detenerlo después de las 1500 vueltas. Fórmula que debemos aplicar. Dato el momento de inercia del cilindro es de ½ m r2
a) I= mr2
b) L=I ω
c) M = I α
d) Fc= m ω2 R
8- En la variación de la energía mecánica en presencia de fuerzas no conservativas la ecuación del trabajo viene dada por la expresión:
a) W = F ∆d
b) W = ∆Ec = E cinética final-E cinética inicial
c) W= ∆Ep = E potencial final- E potencial inicial
d) W= ∆Em= E mecánica final – E mecánica inicial
9- Dos alpinistas de igual masa escalan una montaña siguiendo caminos diferentes; el primero recorre un camino corto y empinado y el segundo un trayecto largo y suave. Los puntos inicial y final son los mismos para ambos alpinistas. Compara el trabajo realizado contra la fuerza de la gravedad en los dos caminos.
a) W1 › W2
b) W1 ‹ W2
c) W1 = W2 ≠ 0
d) W1 =W2 =0
10- Un satélite de la Tierra, de masa m, se mueve en una órbita circular estable de radio r alrededor de nuestro planeta de masa M. Siendo el valor de la constate de gravitación G ¿Cuál es el tiempo que tarda el satélite en dar una vuelta?
a) 2 π raíz cuadrada de r3/GM
b) π
raíz cuadrada de r3/GM
c) 2 π raíz cuadrada de r3/Gm
d) π raíz cuadrada de r3/Gm
11- Cuáles son las dimensiones del momento angular L.
a) L2M-1T
b) L-2M2T1
c) LMT2
d) L2MT-1
LAS SOLUCIONES DE LOS DOS EJERCICIOS.
Soluciones a los ejercicios de repaso tema 3
Preguntas | Solución |
1 | a a= v2/r 3947.8 m/s2 |
2 | a F = - G Mt Ml / r2 |
3 | b |
4 | c 3ª Kepler C=4π2/G M sol |
5 | c 104 rad/s |
6 | a 9425 rad/s |
7 | c M = I x Fd = I x |
8 | d W= ∆Em |
9 | c W1 = W2 ≠ 0 |
10 | a |
11 | a L2MT-1 |
Soluciones ejercicios de repaso II
Preguntas | Solución |
1 | a g = -G M/(Rt+h)2 |
2 | c V = √2 GMt/r |
3 | c |
4 | a |
5 | c Ley de la gravitación universal |
6 | a |
7 | a |
8 | a 0.784 rad/s2 |
9 |
Ejercicios y problemas Física U3. Acceso prueba Suboficiales
1.- ¿Cuál es la trayectoria más general de un movimiento con aceleración tangencial nula y aceleración normal de módulo constante?
a) Una recta b) elipse c) circunferencia d) parábola
2.- ¿Puede una partícula moverse manteniendo nulo su momento angular respecto a un punto fijo?
a) Si, en un movimiento de caída libre.
b) Si, en un movimiento circular.
c) No, si no tiene momento angular no puede moverse.
d) No, porque el punto respecto al que se toma debe de ser constante.
3.- Calcula cuantos kilopondios son 19.6N y a cuántos Newton equivalen28 kps.
4.- Se aplican dos fuerzas a un cuerpo en la misma dirección. ¿Cómo tienen que ser las fuerzas para que el cuerpo permanezca en reposo?
5.- La resultante de dos fuerzas perpendiculares es de 40 N y una de las fuerzas vale 25N. Determina el módulo de la otra fuerza.
6 ¿Cómo es el momento de una fuerza F respecto a un punto situado sobre la recta de aplicación de la fuerza?
7.- Para hacer girar un disco de 8 cm de diámetro aplicamos sobre su periferia un par de fuerzas de intensidad 5 N. Calcula el módulo del momento del par de fuerzas.
8.- Di que tipo de movimiento tendrá un cuerpo sometido a una fuerza resultante nula y a un momento de las fuerzas nulo. B) ¿Y un cuerpo sometido a una resultante nula?
9 .-Un volante de 50 cm de radio puede girar en torno a un eje que pasa por su centro de simetría. Si aplicamos una fuerza tangencial de 25 N en la periferia, calcula el momento de dicha fuerza respecto al centro del volante.
10.- El momento de una fuerza aplicada perpendicularmente en el extremo de una barra es de 7 M m. Si la fuerza aplicada es de 15N ¿a qué distancia del punto de giro se aplica la fuerza?
11.- Dos muchachos tiran de los extremos de una cuerda atada alrededor de una caja con fuerzas de 20 y 50 N. Determina: a) La resultante de fuerzas cuando las dos tienen la misma dirección pero sentido contrario. B) La resultante cuando las dos fuerzas son perpendiculares.
12.- Se aplican dos fuerzas a un cuerpo en la misma dirección, ¿Cómo tienen que ser las fuerzas para que el cuerpo permanezca en reposo?
13.- ¿Qué tipo de movimiento produce un par de fuerzas? (par de fuerza es un sistema formado por dos fuerzas paralelas de la misma intensidad y sentido contrario, aplicadas a un sólido rígido).
14.- ¿cómo se puede equilibrar el efecto que produce un par de fuerzas sobre un cuerpo?
15.- ¿Puede existir algún movimiento de un cuerpo si sobre el actúan fuerzas cuya resultante es nula?.
16.- Responde con los tipos de energía (Energía potencial, energía cinética, energía térmica y energía eléctrica)a las siguientes situaciones:
a.- Tensamos un arco y lanzamos una flecha. Sol. Arco Ep Flecha Ec
b.- Conectamos un ventilador a la corriente eléctrica. Sol: Energía eléctrica motor ventilador, Ec las aspas.
c.- Rodeamos con la mano un termómetro de mercurio. Sol: E térmica
d.- Levantamos un martillo para clavar un clavo. Sol: Ep
17.- Calcula el trabajo realizado al empujar un baúl por el suelo, a lo largo de una distancia de 5 con una fuerza constante de 50 N. a) La fuerza se aplica con en la misma dirección y sentido del desplazamiento. B) la fuerza forma un ángulo de 30º con el desplazamiento.
18.- El trabajo de las fuerzas conservativas. Teniendo en cuenta el teorema de las fuerzas vivas (W= ∆Ec), di cuál es la respuesta correcta:
a) Si ∆Ec = 0 entonces W = 0 por lo tanto fuerzas conservativas
b) Si ∆Ec ≠ 0 entonces W ≠ 0 por lo tanto fuerzas conservativas.
c) Si ∆Ec ≠ 0 entonces W = 0 por lo tanto fuerzas conservativas.
d) Si ∆Ec = 0 entonces W ≠ 0 por lo tanto fuerzas conservativas.
19 .- Razona cual será el signo del trabajo realizado por campo gravitatorio en:
a) Acercar dos masas
b) Alejar dos masas
20.- Di si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
a) La fuerza gravitatoria sobre un cuerpo puede ser atractiva o repulsiva
b) La constate Universal G No depende del medio en el que actúa.
c) Son interacciones débiles solo apreciables cuando uno de los dos cuerpos tiene una gran masa.
d) La fuerza gravitatoria depende de la masa del cuerpo pero no de la distancia del cuerpo al centro de la Tierra.
21.- La ecuación fundamental de la dinámica de rotación es M= I α. Escribe las dimensiones de las unidades de esta fórmula.
Soluciones:
Pregunta | Solución |
1 | Sol:c |
2 | |
3 | Sol: a) 2kps b) 274,4 N |
4 | Sol: Mismo módulo y sentidos contrarios |
5 | Sol: 31.2N |
6 | Sol: M=O |
7 | Sol: 0.4 Nm |
8 | |
9 | Sol 12.5 N m |
10 | Sol: 0.466 m |
11 | Sol: a) 5N b) 32N |
12 | Sol: Mismo módulo y sentido contrario. |
13 | Sol: Movimiento de rotación |
14 | Sol: Añadir una tercera fuerza que impida que el cuerpo gire, esta debe de producir por sí sola la rotación en sentido contrario al par de fuerzas. |
15 | Sol: Si, en el movimiento de rotación |
16 | |
17 | Sol a) 250J b) 216J |
18 | Sol: a |
19 | |
20 | Sol: Son falsas a y d verdaderas b y c |
21 | Sol: ML3T-2 |
Ejercicio que realizamos el pasado día en clase. Las Soluciones están al final.
Aquí están las respuestas al cuestionario, revisenlas.
Lo están haciendo muy bien. Ánimo.
