Física II

Una varilla de vidrio de 10 cm de longitud e índice de refracción 1.5 que actúa como lente gruesa tiene sus extremos tallados y pulidos en forma de superficies esféricas convexas de radios 20 y 30 cm respectivamente. Determinar: a) las posiciones de los focos y planos principales de dicha lente; b) calcular las características y posición de la imagen de un objeto de 3 mm de altura situado 100 cm a la izquierda de la lente.

Problema de Óptica geométrica.

Un objeto de 5 cm de longitud está situado sobre el eje de una lente delgada convergente de 10 cm de distancia focal y forma con éste un ángulo de 30^o. Su pie dista del vértice de la lente 25 cm. Calcular: a) la posición de la imagen producida y el ángulo que dicha imagen forma con el eje; b) el aumento lateral; c) la longitud de la imagen.

Problema de Óptica geométrica.

Un haz de rayos convergente es interceptado por una lente divergente, de tal modo que las prolongaciones de los rayos se cortan en un punto situado en el eje óptico de la lente a 15 cm de ésta. ¿Cuál es la distancia focal de la lente: a) si después de refractarse en la lente los rayos convergen en un punto situado a 60 cm de la lente? b) si después de refractarse las prolongaciones de los rayos se interceptan en un punto situado 60 cm delante de la lente?

Cuestion de Óptica geométrica.

Un sistema óptico centrado está formado por dos lentes delgadas L₁ y L₂ y un espejo esférico E, situados en ese orden. La distancia entre las lentes es de 30 cm y la distancia entre la lente L₂ y el vértice del espejo es de 20 cm. La lente L₁ es plano-cóncava de potencia 5 dioptrías y la lente L₂ es plano-convexa de radio 10 cm e índice de refracción 1.5. Se sabe que la imagen dada por el sistema de un objeto situado 20 cm a la izquierda de L₁ es real y está situada a 12 cm del espejo. Determinar:
a) El radio de curvatura del espejo ¿Es un espejo cóncavo o convexo?
b) ¿Cuál es el carácter de la imagen?
Después se desplaza la lente L₂ y se yuxtapone con la L₁ pudiendo hacerse la unión bien por las caras planas o bien por las curvas.
c) ¿Cuál es la potencia de la lente resultante? Si el objeto y el espejo permanecen donde estaban inicialmente.
d) ¿Cuál es el carácter de la nueva imagen?
e) ¿Cambiaría el carácter de la imagen si fuera L₁ la que desplazáramos hasta L₂? Justificar las respuestas.

Problema de Óptica geométrica. Aparece en la convocatoria de JUL2009.

Dos lentes convergentes alineadas sobre un eje común, la primera de 20 cm de focal y la segunda el doble, están separadas por 60 cm. Introducimos entre ambas una tercera lente convergente de focal desconocida. a) Sabiendo que la imagen de un objeto situado 12 cm a la izquierda de la primera lente es real y está a 60 cm de la última lente, y que el aumento lateral del conjunto es (-15/8), calcula la focal de la tercera lente y su posición entre las otras dos; b) la primera lente está formada por la yuxtaposición de dos lentes, una de ellas biconvexa de radios iguales e índice de refracción 1.35 y la otra cóncavo-convexa de focal -26.67 cm y radios en relación 1 a 2. ¿Cuál es el índice de refracción de la segunda lente y cuáles los radios de ambas lentes? c) Si sustituimos la lente de focal 40 cm por un espejo que del mismo objeto del apartado a) da una imagen real a 40 cm del mismo, ¿cuál es su radio? ¿Es cóncavo o convexo?

Problema de Óptica geométrica. Aparece en la convocatoria de SEP2004.

En un calorímetro de latón sin pérdidas, de 240 g, que contiene 750 cm³ de agua a 20.6 ^oC se echa una moneda de oro de 100 g a 98 ^oC y la temperatura sube a 21.0 ^oC. Determinar la cantidad de oro y de cobre que integra la moneda. Calor específico del latón: 0.09 cal/g ^oC; calor específico del cobre: 0.0922 cal/g ^oC; calor específico del oro: 0.031 cal/g ^oC; calor específico del agua: 1 cal/g ^oC.

Problema de Calor y Primer Principio de la Termodinámica.

Explicar la dilatación térmica de los sólidos como contribución a los términos anarmónicos en el movimiento de los átomos alrededor de su posición de equilibrio.

Cuestion de Calor y Primer Principio de la Termodinámica.

La figura representa un cilindro con paredes térmicamente aislantes, con un émbolo central móvil sin rozamiento y también aislado térmicamente. A cada lado del émbolo hay 54 l de un gas perfecto cuyo calor específico a presión constante es c_p=4 cal/molK, a la presión de 1 atm y 0 ^oC. Mediante una resistencia eléctrica se suministra calor al gas del lado izquierdo; esta porción de gas se expande y comprime la de la derecha hasta que su presión resulta ser 7.29 atm. Calcular: a) temperatura final del gas de la izquierda; b) trabajo realizado sobre el gas de la derecha, teniendo en cuenta que este gas por estar totalmente aislado no puede intercambiar calor; c) calor suministrado al gas de la izquierda. Constante de los gases perfectos: R=2 cal/molK; 1 atm=101324.72 N/m².

Problema de Teoría Cinética de los Gases.

Un mol de un gas perfecto se expansiona isotérmicamente a 27 ^oC desde un volumen inicial de 2 l hasta uno final de 8 l. Calcular la variación de energía interna, de entalpía y de entropía. R=2 cal/molK.

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.

En un ciclo de Diesel el aire se comprime adiabáticamente desde un estado a hasta otro b, se calienta después a presión constante hasta c, se expande adiabáticamente hasta d y por último se enfría a volumen constante hasta a. Considera un ciclo Diesel que se inicia con 0.8 l de aire (γ=1.4) a 300 K y 10⁵ N/m². Si la temperatura en el punto c es T_c=1100 K y en el paso de a a b el volumen se reduce 20 veces: a) dibuja el ciclo Diesel; b) determina presión, volumen y temperatura en todos los puntos del ciclo; c) calcula la variación de energía interna, de calor y de trabajo en cada rama del ciclo.

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica. Aparece en la convocatoria de JUN1999.