Física II

Una masa de un gas ideal (ϒ=1.4) ocupa 2 l y está sometido a una presión de 1 atm. Su temperatura es de 27 ^oC (estado 1). Mediante una compresión adiabática se consigue reducir su volumen a la cuarta parte (estado 2). A continuación se produce un calentamiento a presión constante hasta alcanzar un volumen de 1.5 l (estado 3). Mediante una expansión adiabática se llega al volumen inicial (estado 4), para volver, por último, al estado inicial. Sabiendo que para pasar del estado 2 al estado 3 se emplearon 594.5 cal se pide: a) dibujar el ciclo; b) calcular P, T y V en todos los estados; c) calcular el aporte o pérdida de energía que necesita el sistema para pasar del estado 4 al estado inicial; d) rendimiento del ciclo.

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica. Aparece en la convocatoria de JUN2000.

Justificar por qué las ecuaciones que habitualmente se utilizan en la óptica geométrica únicamente pueden aplicarse a rayos que forman ángulos muy pequeños con el eje óptico.

Cuestion de Óptica geométrica.

Qué es una red de difracción y cuál es su uso preferente.

Cuestion de Difracción.

Cuando se mira normalmente a una superficie que separa dos medios de índice de refracción n₁ y n₂ los objetos se ven a una distancia aparente S₂ de la superficie que es distinta de la distancia real S₁ a la que se encuentran. Determinar la relación que existe entre los índices de refracción de los medios y estas distancias.

Problema de Reflexión y Refracción de Ondas.

La figura muestra la disposición llamada espejo de Lloyd, el cual produce diagramas de interferencia. Las fuentes coherentes de luz son S₁ y su imágen S₂ que se debe a la reflexión en la superficie superior de la placa de vidrio. Por consiguiente los rayos que interfieren son los que provienen directamente de la fuente y los reflejados por el vidrio. ¿Qué concluirías acerca del cambio de fase por reflexión si la franja correspondiente a una diferencia de camino igual a cero es a) brillante, b) oscura? En el experimento real se obtiene el resultado b) ¿Es de esperar este resultado?

Problema de Interferencias.

Una lente plano-convexa de 2 dioptrías cuyo índice de refracción es 1.5, se coloca sobre una lámina de vidrio plana apoyándola por su cara convexa. El conjunto se ilumina por encima de la cara plana con luz de 700 nm. Calcular el radio de la séptima circunferencia que presenta máximo de interferencia, considerando que se hace la observación por refracción. La lente se considera delgada.

Problema de Interferencias.

Un tubo largo está formado por la unión de dos tubos concéntricos de radios casi iguales de modo que la longitud del tubo puede variarse a voluntad. Este tubo contiene aire (masa molecular 28.84 g/mol) a 77^oC. Un diapasón vibra en las proximidades de uno de sus extremos con una frecuencia de 500 ciclos/segundo. Se produce resonancia (el tubo se encuentra recorrido por ondas estacionarias) cuando la longitud del tubo se ajusta a 56.25, 93.75 y 131.25 cm, pero no para longitudes intermedias. a) Deducir con estos datos si el tubo es abierto por los dos lados, o abierto por un solo extremo; b) calcular la velocidad del sonido en aire a 77^oC; c) calcular, a partir del resultado anterior, la razón ϒ de los calores específicos para el aire. d) la longitud de este tubo y de otro abierto por ambos extremos se escogen de modo que sus frecuencias fundamentales son iguales. ¿Qué otras frecuencias tienen en común ambos tubos? e) Sabiendo que la potencia sonora emitida por el tubo inicial es de 4π·10^-3 W; determinar la intensidad y la sonoridad percibidas por un observador situado a 2 m del tubo sonoro. ¿A qué distancia tendrá que situarse el observador para dejar de percibir el sonido? Intensidad umbral para la frecuencia de dicho tubo: I_o=4·10^-12 W/m².

Problema de Interferencias.

Se pule una cara de un bloque grande de vidrio flint ligero para formar en ella una superficie esférica convexa con r=12 cm. Se coloca una pequeña fuente de luz amarilla a la izquierda del vértice a una distancia «a» y se dispone un diafragma para que elimine los rayos no paraxiales. Hallar la distancia imagen, la amplificación o aumento y el carácter de la imagen formada por la superficie cuando «a» es: a) 90 cm; b) 32 cm; c) 20.7 cm; d) 15 cm. Índice de refracción del vidrio: 1.58.

Problema de Óptica geométrica.

Delante de una lente convergente de 5 dioptrías y a 30 cm de ella se encuentra un objeto. A 1 m detrás de la lente hay un espejo esférico que da una imagen virtual a 28.6 cm del mismo. a) Calcular el radio de curvatura del espejo; b) si entre el objeto y la lente convergente se intercala otra lente divergente de 3 dioptrías, determinar la distancia entre las dos lentes para que la imagen final sea real y quede a 10 cm del espejo; c) si el objeto tiene una altura de 10 cm, ¿qué tamaño tendrá la imagen en este segundo supuesto?

Problema de Óptica geométrica.

Se tiene una lente convergente con un índice de refracción 1.5 estando los radios de curvatura de sus caras en la relación de 1 a 2. Colocando un objeto a una distancia S=15 cm de la lente proyecta sobre una pantalla una imagen real con un aumento igual a 2. Si sobre el objeto, entre éste y la lente, se coloca una lámina de vidrio de caras paralelas y espesor e=7.5 cm, para proyectar de nuevo la imagen sobre la pantalla hay que alejar ésta de la lente 20 cm. Se pide: a) potencia de la lente en dioptrías; b) radios de curvatura de sus caras; c) índice de refracción de la lámina de vidrio de caras paralelas

Problema de Óptica geométrica.