Física II

Una corteza esférica dieléctrica de radio interno a y externo 2a está formada por un material con permitividad ε y cargada uniformemente en volumen, con densidad  ρ. Otra corteza esférica conductora, de radio interno 3a y radio externo 4a es concéntrica a la dieléctrica, y tiene una carga Q. El resto es vacío sin cargas. Determinar:

a) Las expresiones del campo eléctrico y el potencial para las diversas regiones.

b) Suponer que la esfera conductora se conecta a ¿Cómo cambiarán las anteriores expresiones?

Problema de Electrostática.

Sobre una superficie plana que separa dos medios transparentes de índices de refracción 1.5 y 1.8 incide un rayo luminoso que forma un ángulo de 45^o con la normal. Calcular los ángulos de refracción según que el rayo incidente proceda del medio de mayor o menor índice.

Problema de Reflexión y Refracción de Ondas.

Dos altavoces idénticos emiten isotrópicamente y en fase con una frecuencia de 850 Hz y una salida total de audio de 50 mW cada uno de ellos. Un punto P está situado a 10 m de un altavoz y a 12 m del otro. a) Calcular las intensidades procedentes de cada altavoz, separadamente, en el punto P; b) ¿cuál será la intensidad del sonido combinado en P?

Problema de Interferencias.

Luz monocromática procedente de una rendija sencilla pasa a través de dos rendijas paralelas que distan entre sí 0.2 mm. Sobre una pantalla situada a 100 cm se observan franjas de interferencia luminosa consecutivas separadas 3 mm. Hallar: a) la longitud de onda de la luz monocromática utilizada. b) Si utilizamos esta luz para medir distancias mediante un interferómetro de Michelson, ¿cuál sería la distancia existente entre dos puntos si observamos 300 franjas de interferencia cuando el espejo del interferómetro se mueve de un punto a otro?

Problema de Interferencias.

Una locomotora que se está alejando con una aceleración constante de un observador en reposo tiene una sirena formada por un tubo cerrado por un extremo de longitud 0.5 m que emite el segundo armónico. En un cierto instante emite un silbido que es percibido por el observador con una frecuencia ν₁=600 Hz. Al cabo de un minuto emite un nuevo silbido que es percibido con una frecuencia ν₂=500 Hz. Calcular la aceleración con que se mueve la locomotora. Velocidad del sonido: v= 340 m/s.

Problema de Interferencias.

Dos rendijas de anchura a=0.015 mm están separadas por una distancia d=0.06 mm y se encuentran iluminadas por luz de longitud de onda λ=650 nm. ¿Cuántas franjas brillantes se ven en el máximo central de difracción?

Problema de Difracción.

La lente convergente gruesa de la figura tiene un índice de refracción de 1.5 y sus radios de curvatura son r₁=20 mm y r₂=30 mm, siendo su espesor 30 mm. Hallar las posiciones F, F´, H y H´. Situar el punto imagen de un punto objeto S que está situado 80 mm a la izquierda del primer vértice y 10 mm por encima del eje.

Problema de Óptica geométrica.

Un sistema óptico consta de dos lentes con distancias focales iguales en magnitud absoluta. Una de las lentes es convergente y la otra divergente. Las lentes están instaladas en el mismo eje, a cierta distancia la una de la otra. Se sabe que al cambiar las lentes, la imagen real de la Luna, proyectada por el sistema se desplaza en l=20 cm. Encontrar la distancia focal de cada una de las lentes.

Problema de Óptica geométrica.

Se dispone de un sistema óptico centrado formado por una lente convergente de 5 dioptrías y un espejo esférico, separados una distancia de 40 cm, si se sabe que la imagen dada por el sistema de un objeto situado a 30 cm a la izquierda de la lente es virtual y se encuentra situada a 20 cm del espejo; determinar: a) el radio de curvatura del mismo. Podríamos conseguir que la imagen fuera real y estuviera situada a 20 cm del espejo por los dos procedimientos siguientes: situando el espejo a una distancia de la lente distinta de la del apartado anterior o bien, mantener la distancia, intercalando otra lente convergente, de 2 dioptrias, entre ambos. Determinar. b) la distancia a la que han de estar es espejo y la lente. c) la distancia a la que hay que colocar la segunda lente convergente de la primera. d) ¿qué diferencias hay entre las imágenes obtenidas en los tres casos?

Problema de Óptica geométrica. Aparece en la convocatoria de SEP1998.

Un sistema está compuesto por 3 kg de agua a 80 ^oC. Sobre él se realiza un trabajo de 25 kJ agitándolo con una rueda de paletas, al mismo tiempo que se le extraen 15 kcal de calor. a) ¿Cuál es la variación de la energía interna del sistema? b) ¿Cuál es su temperatura final?

Problema de Calor y Primer Principio de la Termodinámica.