Galicia. Examen PAU resuelto de Física. Junio 2013

C1.   Se dispone de varias cargas eléctricas puntuales. Si en un punto del espacio próximo a las cargas el potencial eléctrico es nulo: a) puede haber campo eléctrico en ese punto; b) las líneas de campo se cortan en ese punto; c) el campo no es conservativo.

La respuesta correcta es la a. Si el potencial es cero en algún punto, el campo eléctrico no realiza ningún trabajo al mover una carga desde el infinito hasta ese punto, aunque la carga haya pasado por una región donde experimentó fuerzas eléctricas de atracción o de repulsión. Esto significa que en un punto de potencial cero, no necesariamente el campo eléctrico en dicho punto es cero. Para el caso anterior el mejor ejemplo, es el de dos cargas iguales y de signo contrario. El potencial en el punto intermedio entre ellas es cero, pero el campo en ese punto es distinto de cero.

C2.   Dos  focos  O₁  y  O₂  emiten ondas en fase de la misma amplitud (A), frecuencia (ν) y longitud de onda (λ) que se propagan a la misma velocidad, interfiriendo en un punto P que está a una distancia λ m de O₁ y 3λ m de O₂. La amplitud resultante en P será: a) nula; b) A; c) 2A.

La respuesta correcta es la c. Si las ondas emitidas están en fase y se superponen en algún punto, la amplitud resultante es la suma de las amplitudes de las ondas y su intensidad, proporcional al cuadrado de la amplitud, es máxima. Es decir, se observa una intensificación de las ondas y por lo tanto se produce una interferencia constructiva.

C3.  Se  produce  efecto  fotoeléctrico  cuando  fotones de frecuencia ν, superior a una frecuencia umbral  ν₀,  inciden  sobre ciertos metales. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?: a) se emiten fotones de menor frecuencia; b) se emiten electrones; c) hay un cierto retraso temporal entre el instante de la iluminación y el de la emisión de partículas.

La respuesta correcta es la b. El efecto fotoeléctrico se produce cuando se ilumina un metal con una luz que tiene una frecuencia superior a la frecuencia mínima, propia del metal, llamada frecuencia umbral. Si esto es así, el número de electrones emitidos es proporcional a la intensidad de la radiación incidente. Pero en cualquier caso lo que se arrancan del metal son electrones.

C4. La constante elástica de un muelle se puede medir experimentalmente mediante el método dinámico. Explica brevemente el procedimiento seguido en el laboratorio.

Para determinar la constante de un resorte por el método dinámico, necesitamos un muelle del que desconocemos su constante elástica (K), un conjunto de masas y  un soporte (del que conocemos exactamente la masa) en el que se van a ir colocando éstas.

Se fija el resorte en posición vertical  colgando una masa en su extremo inferior. Por acción del peso de la masa el resorte se estira hasta que alcanza la posición de equilibrio en el que se iguala el peso y la fuerza recuperadora elástica. Siempre que no se supere el límite de elasticidad del resorte los alargamientos producidos son proporcionales a las fuerzas aplicadas (ley de Hooke). Mediante la aplicación de una fuerza adicional se separa la masa de su posición de equilibrio y se produce un nuevo alargamiento. Si a continuación se suelta la masa, aparece una fuerza recuperadora elástica que hace que empiece a oscilar con movimiento armónico simple, siendo el período (T) de las oscilaciones función de la masa colgada (m) y de la constante elástica del resorte (K) y no depende de la amplitud (A) de las oscilaciones.

En el desarrollo de la práctica primeramente se debe medir el tiempo (t) que tarda la masa en realizar n oscilaciones completas, para la masa m señalada en cada caso. El valor del período (T) para cada masa se calcula a partir de este tiempo (T = t/n) y se representa gráficamente el cuadrado de los períodos como función de las masas colgadas del resorte y mediante el método de mínimos cuadrados se ajusta a una recta y se obtiene la pendiente de la misma  (). A partir de ésta se calcula el valor de la constante elásticas del resorte (K) con su error absoluto.