Galicia. Examen EBAU resuelto de Física. Julio 2020

PREGUNTA 3. Responda indicando y justificando la opción correcta:

3.1. En una célula fotoeléctrica, el cátodo metálico se ilumina con una radiación de 175 nm de longitud de onda y el potencial de frenado es de 1 V. Al usar una luz de 250 nm, el potencial de frenado será:  a) menor;  b) mayor;  c) igual.

3.2. Medimos nuestro pulso en la Tierra (en reposo) observando que el tiempo entre cada latido es de 0,80 s. Después hacemos la medida viajando en una nave espacial de 0,70·c, siendo c la velocidad de la luz en el vacío. De acuerdo con la teoría especial de la relatividad, el tiempo que medimos será:  a) 1,12 s;  b) 0,57 s;  c) 0,80 s.

3.1.  La  respuesta  correcta  es  la  a.  El  producto del potencial de frenado por la carga del electrón será igual a la energía que tenemos que aplicar para evitar que los electrones sean acelerados. Por lo tanto, será igual a la energía cinética máxima de los mismos, que a su vez es igual a la energía de la radiación incidente, que depende de la frecuencia o de la longitud de onda de la radiación con la que iluminamos:

Como vemos en la expresión anterior, el potencial de frenado es directamente proporcional a la velocidad de la luz en el vacío y a la constante de Planck e inversamente proporcional a la carga del electrón y a la longitud de onda de la radiación incidente. Salvo la longitud de onda, el resto son constantes, es decir, no influyen en el potencial de frenado. Así, si iluminamos el cátodo con una longitud de onda mayor, pasamos de 175 nm a 250 nm, el potencial de frenado disminuirá:

3.2.  La  respuesta  correcta  es  la  c.  De  acuerdo con la teoría especial de la relatividad, se produce una dilatación en el tiempo, es decir, el intervalo de tiempo entre dos sucesos simultáneos es mayor en un sistema en reposo que en un sistema que se mueve a una velocidad próxima a la de la luz en el vacío, por ejemplo 0,70·c. Esto sucede para un observador que se encuentra en reposo con respecto al suceso que está midiendo. Pero este no es el caso. Porque aquí para el observador que realiza la medición, tanto en la nave como en la Tierra, está en reposo con respecto al suceso que está midiendo.