10 preguntas elegidas al azar entre todas las de Física.
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Según la segunda ley de Kepler, ¿qué le sucede a la velocidad orbital de un planeta cuando se acerca al periastro?
Correcto. Para conservar el momento angular (L=m⋅v⋅r), si el radio disminuye, la velocidad debe aumentar.
Si la distancia entre dos planetas se reduce a la mitad, la fuerza de atracción gravitatoria entre ellos:
Según la ley de Newton (F∝1/r2), si r se divide entre 2, la fuerza se multiplica por 22=4.
La energía mecánica de un satélite en órbita circular es:
En una órbita circular, Ec=−Ep/2, de manera que Em=Ec+Ep=Ep/2.
La velocidad de escape de un cohete desde la Tierra depende de:
Se obtiene igualando Em=0, resultando en v=2GM/R, donde no interviene la masa del cohete.
El trabajo realizado por el campo gravitatorio terrestre para mover un satélite en una órbita circular vale:
El potencial es constante en una órbita circular (ΔV=0), por tanto W=−mΔV=0.
El momento angular de un planeta que orbita el Sol en una elipse:
Como la fuerza gravitatoria es central, el momento de las fuerzas es cero y el momento angular se conserva.
Según la 3ª Ley de Kepler, si el radio orbital se cuadruplica, el periodo orbital:
Como T2∝r3, si r es 4 veces mayor, r3=64, y por tanto T=64=8.
El campo gravitatorio en el interior de un planeta esférico homogéneo (a distancia r<R):
En el interior de una esfera homogénea, g crece de forma directamente proporcional a r hasta llegar a la superficie.
Dos masas puntuales están separadas una distancia d. El campo gravitatorio total se anula en un punto:
Para igualar los campos (GM1/r12=GM2/r22), el punto debe estar más cerca de la masa menor para compensar.
La energía potencial gravitatoria de dos masas separadas una distancia finita:
Por convenio, es cero en el infinito. Como hay que realizar trabajo para separarlas contra la atracción, Ep a distancia finita siempre es negativa.
Las líneas de campo eléctrico creadas por una carga negativa:
Las líneas indican la trayectoria de una carga de prueba positiva, que sería atraída hacia la carga negativa.
Si acercamos un electrón a una carga negativa fija, la energía potencial del sistema:
Estamos realizando trabajo contra la fuerza de repulsión eléctrica para acercarlos, aumentando la energía almacenada (potencial).
Dos cargas positivas diferentes están separadas por una distancia. El campo eléctrico puede ser nulo:
Los vectores se oponen entre las cargas, y hay que acercarse a la menor para que los módulos se igualen.
El trabajo realizado por el campo eléctrico para mover una carga por una superficie equipotencial es:
Como en la superficie equipotencial ΔV=0, el trabajo W=−qΔV es necesariamente cero.
¿Cuál es la unidad del campo eléctrico en el Sistema Internacional?
Según la definición E=F/q, la unidad es Newton partido por Culombio. (También V/m).
Si se introduce un dieléctrico de permitividad relativa ϵr>1 entre dos cargas, la fuerza eléctrica:
La constante k=1/(4πϵ). Si la permitividad del medio aumenta, la constante disminuye, y la fuerza es menor.
Un protón y un electrón se dejan libres en un campo eléctrico uniforme.
Las fuerzas son iguales en módulo, pero como la masa del electrón es mucho menor, su aceleración (a=F/m) es mucho mayor.
El campo eléctrico en el interior de un conductor en equilibrio electrostático:
Si hubiera campo en el interior, las cargas libres se moverían. Como está en equilibrio, E=0.
Para calcular el potencial total en un punto creado por un sistema de cargas:
El potencial eléctrico es una magnitud escalar, por tanto es una simple suma algebraica donde el signo de q es vital.
Si una carga positiva se mueve a favor de las líneas de campo eléctrico:
El campo eléctrico siempre apunta desde las zonas de alto potencial hacia las zonas de bajo potencial.
Un electrón entra paralelo a las líneas de un campo magnético uniforme. ¿Qué trayectoria describirá?
La fuerza de Lorentz es F=q(v×B). Si v y B son paralelos, el producto vectorial es cero, y no hay fuerza magnética.
Dos hilos paralelos transportan corriente en sentidos opuestos. Entre ellos habrá:
Según la ley de Biot-Savart y la regla de la mano derecha, hilos con corrientes en sentidos opuestos se repelen.
¿Qué establece la ley de Lenz respecto a la inducción electromagnética?
Justifica el signo negativo (−) de la ley de Faraday, indicando que el campo inducido actúa para compensar el cambio de flujo magnético.
La unidad de flujo magnético en el SI es:
El flujo (Φ=B⋅S⋅cosα) se mide en Webers, donde 1 Wb=1 T⋅m2.
Si el radio de la trayectoria circular de una partícula en un campo magnético se duplica sin cambiar de campo, quiere decir que su velocidad:
Igualando fuerza centrípeta y de Lorentz se obtiene R=mv/qB. El radio es directamente proporcional a la velocidad.
En un generador de corriente alterna, la fuerza electromotriz máxima se alcanza cuando:
La fem es la derivada del flujo (ε=−dΦ/dt). Cuando la función flujo pasa por cero, su pendiente (variación) es máxima.
El campo magnético en el centro de una espira circular aumenta si:
La fórmula es B=μ0I/(2R). Al reducir el denominador (radio), el valor del campo aumenta.
La fuerza magnética sobre una carga en movimiento produce un trabajo:
Como la fuerza magnética de Lorentz siempre es perpendicular al vector velocidad, su trabajo es siempre cero (W=F⋅dr=0).
¿Qué partícula no sufrirá ninguna desviación al atravesar un campo magnético?
La fuerza de Lorentz (F=qvB) depende directamente de la carga eléctrica. Como el neutrón tiene q=0, no interactúa con el campo magnético.
Si introducimos rápidamente un imán dentro de una bobina, la corriente inducida:
Por la ley de Lenz, la espira se opone al aumento del flujo, generando un polo magnético igual para repeler la intrusión del imán y frenar el cambio.
En la ecuación de una onda armónica y(x,t)=Asin(kx−ωt), el signo negativo del interior indica que:
Por convenio, si los signos de kx y ωt son opuestos, la onda se propaga en el sentido positivo del eje OX.
Si la frecuencia de una onda aumenta manteniendo constante su velocidad de propagación, ¿qué le pasa a la longitud de onda?
La velocidad es v=λ⋅f. Si v es constante y la frecuencia f aumenta, la longitud de onda λ debe disminuir proporcionalmente.
Para que haya reflexión total de un rayo de luz, se debe cumplir que:
Condición indispensable: ir de un medio más denso ópticamente a uno menos denso (n1>n2) para que el rayo se aleje de la normal hasta no poder salir.
Según el criterio DIN para lentes delgadas, si un objeto se encuentra a la izquierda de la lente, su posición s es:
Según las normas DIN, el polo del sistema óptico es el origen de coordenadas. Todo lo situado a la izquierda (de donde viene la luz) tiene coordenada negativa.
Si una lente convergente forma una imagen virtual:
Es el principio de la lupa. Cuando ∣s∣<f′, la imagen que se forma es virtual, derecha y más grande.
El nivel de intensidad sonora (β) de dos altavoces emitiendo el mismo sonido:
Como la escala de los decibelios es logarítmica (β=10log(I/I0)), duplicar la intensidad física (2I) supone sumar solo ≈3 dB matemáticamente.
El color de la luz visible está determinado directamente por su:
Cada color del espectro visible corresponde a un intervalo específico de longitudes de onda (y frecuencias), siendo el rojo las más largas y el violeta las más cortas.
Una lente divergente:
En las lentes divergentes, el foco imagen F′ se encuentra a la izquierda de la lente, por tanto su coordenada es negativa. Las imágenes que forma siempre son virtuales, derechas y menores.
¿Cuál es la relación entre la velocidad de propagación de una onda, el número de onda (k) y la frecuencia angular (ω)?
Sabiendo que ω=2π/T y k=2π/λ, el cociente ω/k da λ/T, que es exactamente la velocidad de propagación v.
Si nos acercamos hacia una fuente de sonido que está detenida (Efecto Doppler):
Al movernos hacia la fuente, interceptamos los frentes de onda con más rapidez, lo cual incrementa la frecuencia percibida (un sonido más agudo).
En el efecto fotoeléctrico, si aumentamos la intensidad de la luz incidente manteniendo la frecuencia:
La intensidad aumenta el número de fotones incidentes (y por tanto el número de electrones arrancados), pero la energía individual de cada electrón solo depende de la frecuencia de la luz.
El trabajo de extracción de un metal corresponde a:
Es la energía que el fotón gasta para "liberar" el electrón del metal (W=h⋅f0). El resto de energía se transforma en energía cinética.
En una desintegración alfa (α), el núcleo emisor:
La partícula alfa es un núcleo de Helio-4 (24He), formado por dos protones y dos neutrones, por lo que la masa (A) baja 4 y el número atómico (Z) baja 2.
En una desintegración beta menos (β−), dentro del núcleo:
El número de nucleones (A) no cambia, pero un neutrón se convierte en protón, incrementando el número atómico (Z) en 1.
La energía de enlace de un núcleo atómico proviene de:
La suma de las masas de los protones y neutrones separados es ligeramente superior a la masa del núcleo entero. Esta diferencia de masa se convierte en energía de enlace.
El tiempo necesario para que la mitad de los núcleos de una muestra radiactiva se desintegren se conoce como:
Es el periodo (T1/2=ln2/λ) necesario para reducir a la mitad el número de núcleos inestables iniciales.
Según la ecuación de Planck, la energía de un fotón es:
La ecuación es E=h⋅f. Si la frecuencia es mayor (como en la luz ultravioleta frente a la infrarroja), la energía del fotón es mayor.
La dualidad onda-corpúsculo de De Broglie afirma que:
La hipótesis de De Broglie indica que λ=h/(m⋅v), asociando una onda a cualquier partícula con cantidad de movimiento.
El potencial de frenado en un experimento del efecto fotoeléctrico sirve para medir experimentalmente:
Se aplica un voltaje inverso justo suficiente para detener los electrones más rápidos. La energía eléctrica aplicada equivale a la energía cinética máxima (qe⋅V0=Ec).
¿Qué ocurre con la actividad de una muestra radiactiva (medida en Becquerels) con el paso del tiempo?
La actividad (A) es proporcional al número de núcleos existentes (A=λN). Como el número de núcleos decae de forma exponencial (N=N0e−λt), la actividad también lo hace.