Problema

Se dispone de tres elementos ópticos, una lente convergente de 40 cm de focal, una lente divergente de 60 cm de focal y un espejo esférico cóncavo. a) La lente divergente está formada a su vez por la yuxtaposición de dos lentes, una plano-convexa de índice de refracción 1.5 y otra bicóncava de índice de refracción 1.6. Los radios de la lente bicóncava están en la relación 1 a 2, y el primero de ellos coincide con el de la plano-convexa. Determinar el valor de dichos radios; b) se sitúa en un eje óptico la lente divergente, y 70 cm detrás de ella la convergente. Se coloca un objeto 30 cm a la izquierda de la lente divergente. Determinar la posición y carácter de la imagen formada; c) a continuación se quita la lente convergente (manteniendo la posición relativa entre la lente divergente y el objeto) y se coloca el espejo esférico. Determinar la posición del espejo así como su radio si se quiere que la imagen final sea real, esté a la misma distancia del objeto que en el apartado b) y sea 6 veces menor que el objeto.

Problema de Óptica geométrica. Aparece en la convocatoria de JUN1997.

Un calorímetro contiene agua y dentro de ella un recipiente con 20 cm³ de agua. El equivalente en agua del calorímetro, accesorios y agua que contiene, excepción hecha de la masa m, es de M=400 g. Se pone el recipiente, por medio de un estrecho tubo, en comunicación con un recinto vacío, y así el agua que contiene se vaporiza lentamente, bajando la temperatura del calorímetro. Se hacen dos experimentos: en el primero la temperatura pasa de t₁=55.1 ^oC a t₂=26.5 ^oC y en el segundo de t´₁=40 ^oC a t´₂=10.8 ^oC. No hay pérdidas. Suponiendo que el calor latente de vaporización viene expresado por la fórmula L=a-bt, calcular a y b. Calor específico del agua:c= 1 cal/g ^oC.

Problema de Calor y Primer Principio de la Termodinámica.

En un depósito cúbico de 15 cm de arista se encuentra confinado oxígeno a una temperatura de 300 K. Compare la energía cinética media de una molécula de gas con la variación de su energía potencial gravitatoria si cae desde la parte superior del depósito a la parte inferior.
Número de Avogadro: N_A=6.023·10²³ moléculas/mol; constante de Boltzmann: k=1.381·10^-23 J/K; 1 atm=101324.72 N/m¹.

Problema de Teoría Cinética de los Gases.

En un recinto a temperatura ambiente de 25 ^oC se sitúa 1 kg de hielo a -10 ^oC. El hielo se derrite y alcanza un estado de equilibrio térmico con la atmósfera. Calcular el aumento de entropía del Universo, sabiendo que el calor específico del hielo a presión constante es c_p=2.093 kJ/kg^oC, que su calor de fusión es L=333.3 kJ/kg y el calor específico del agua c=4.187 kJ/kg^oC.

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.

Un sistema experimenta las siguientes transformaciones reversibles: 1) de A a B isotérmica a 600 K con absorción de 300 kcal; 2) de B a C adiabática hasta 100 K; 3) de C a D isotérmica a 100 K con absorción de 500 kcal; 4) de D a E adiabática hasta 400 K; 5) de E a F isotérmica a 400 K con cesión de 800 kcal. Se trata de volver al estado inicial cediendo calor solamente por vía isotérmica a 350 K. ¿Cuál es la cantidad de ese calor?

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.

La placa vertical pesa 730 kg siendo su centro de masa G y está sostenida en la posición que se muestra en la figura, por los cables paralelos A y B y por el cable horizontal C. Si se rompe el cable C, calcular la tensión en el cable B inmediatamente después de la rotura.

Problema de Dinámica del Sólido Rígido.

El camión, inicialmente en reposo con un rollo cilíndrico macizo de papel colocado en la forma indicada, avanza con aceleración constante. Hallar la distancia s que recorre el camión antes de que el rollo de papel salga de la plataforma horizontal. El rozamiento es suficiente para evitar el deslizamiento.

Problema de Dinámica del Sólido Rígido.

En un tubo de longitud 2 m, cerrado por uno de sus extremos, se introduce agua hasta una altura de 85 cm. Se coloca un diapasón de frecuencia 382 Hz en el extremo abierto del tubo y se observa un pitido agudo de resonancia. La temperatura a la que se hace la observación es de 40 ºC. a) Determinar el armónico al que corresponde dicha frecuencia así como su frecuencia fundamental; b) si la amplitud de la onda es de 50 cm, determinar la relación de intensidades promediadas en el tiempo entre el punto medio del tubo (a 1 metro de cada extremo) y el punto a 25 cm de extremo superior abierto; c) determinar qué otras alturas de agua dan lugar a pitidos intensos, es decir, condiciones de resonancia, con éste diapasón.
Dato: velocidad del sonido a T=20 ºC: 340 m/s.

Problema de Movimiento Ondulatorio. Aparece en la convocatoria de JUN2007.

Considérese la situación de la figura, en la que dos coches A y B circulan por sendas carreteras, como se indica. Un observador O se encuentra en la posición indicada, moviéndose sobre la recta AC a una determinada velocidad v. La temperatura ambiente es de 26 ^oC y sopla viento (con velocidad de 8 m/s) en la dirección y sentido de avance del coche A. Determinar:
a) la velocidad del observador si la frecuencia percibida por éste de las ondas procedentes del coche A, al hacer sonar su bocina (ν_A = 200 Hz) es 225 Hz.
b) para la situación al cabo de 5 s respecto a la situación inicial dibujada, la frecuencia percibida por un observador en el coche B de las ondas emitidas por la bocina del coche A.
c) Considérese ahora que la bocina del coche B emite una onda sincrónica con la del coche A (ν_B = 200 Hz). Para la situación inicialmente dibujada, determinar el valor del desfase (δ) en un punto sobre la recta AB a 200 m de A. ¿Se tiene situación de máximo o mínimo?
(Velocidad del sonido a 0 ^oC y con el viento en calma v_S=335 m/s)

Problema de Interferencias.

Un patinador de 80 kg de masa desciende por una pista helada ABC, alcanzando al finalizar la pista una velocidad v₀ que forma un ángulo de 84^o con la horizontal. En una competición de salto, debería alcanzar 90 m a lo largo de una pista inclinada 60^o respecto de la horizontal. a) ¿Cuál será la velocidad v₀ que debe alcanzar al terminar la pista, en el punto C? b) ¿Cuánto tiempo tarda en aterrizar? c) calcular y dibujar las componentes tangencial y normal de la aceleración en el instante t=5 s, contados a partir del despegue de la pista en el punto C, así como el radio de curvatura en ese mismo instante; d) determinar la reacción de contacto con el suelo en el punto más bajo de la pista (punto B) si en dicho punto el radio de curvatura es de 80 m y se encuentra 20 m por debajo del final de la pista. Suponer que el rozamiento tanto con la pista como con el aire es despreciable.

Problema de Dinámica de la Partícula. Aparece en la convocatoria de JUN2015.