Física II

Una esfera de vidrio de radio 20 cm tiene un índice de refracción de 1.5. Para un observador fuera de la esfera, ¿dónde verá una burbuja que está en el centro de la esfera?

Cuestion de Óptica geométrica.

Un buceador sumergido observa un pájaro en una ramita sobre el agua. El pájaro, según el buceador, ¿parece estar más lejos o más cerca de la superficie de lo que realmente está? Razone la respuesta.

Cuestion de Reflexión y Refracción de Ondas.

Una masa de 500 g de oxígeno (masa molecular M=32 g/mol), al que se considera gas perfecto, se encuentra en el interior de un cilindro cerrado por un émbolo móvil sin rozamientos, siendo inicialmente su presión de 1 atm y su temperatura de 50 ºC. Se comprime posteriormente el gas isobáricamente hasta que su volumen se reduce a la mitad, sufriendo a continuación una compresión adiabática durante la cual se realiza un trabajo sobre el gas de 10283 J, evolucionando seguidamente a volumen constante, y volviendo al estado inicial mediante una expansión isoterma. Se pide: a) presión, volumen y temperatura en cada uno de los puntos del ciclo; b) dibujar el ciclo; c) variación de energía interna, trabajo, calor y entropía en cada una de las transformaciones y en el ciclo completo; d) rendimiento termodinámico del ciclo; e) rendimiento de un ciclo de Carnot que operase entre las mismas temperaturas extremas.
Datos: constante de los gases perfectos R=0.082 atml/molK=8.32 J/molK=2 cal/molK; 1 cal=4.18 J; 1 atm=101324.72 N/m².

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica. Aparece en la convocatoria de JUN2004.

Si tapamos la parte superior de la lente de la figura con un trozo de papel ¿Qué sucederá con la imagen del objeto?: a) la mitad inferior desaparece; b) la mitad superior desaparece; c) la imagen se ve más débil; d) no hay cambios; e) desaparece toda la imagen.

Cuestion de Óptica geométrica.

Un rayo de luz incide sobre una lámina de vidrio sumergida en el agua, de manera que una parte del mismo se refleja y otra se refracta. Sabiendo que el ángulo de incidencia es de 30^o y que el rayo reflejado y el refractado forman entre sí un ángulo de 125^o, calcular el índice de refracción del vidrio. Indice de refracción del agua: n_a=1.33.

Problema de Reflexión y Refracción de Ondas.

Dos focos sonoros puntuales F₁ y F₂ sincrónicos de potencias emisivas 4π·10^-2 W y 16π·10^-2 W respectivamente, emiten simultáneamente un sonido cuya frecuencia es 10³ s^-1, regularmente en todas las direcciones. Sea un punto A situado a 10 m de F₁ y a 20 m de F₂; determinar, suponiendo la experiencia en aire a 121^oC y despreciando la absorción y la atenuación: a) la intensidad física producida en A independientemente por cada uno de los focos sonoros F₁ y F₂; b) la intensidad física del sonido en A, provocada por la interferencia de ambos focos sonoros. c) ¿Cuál será la cantidad mínima que habría que modificar la distancia de F₁ al punto A manteniendo constante la de F₂ al punto A, para percibir en dicho punto un mínimo de intensidad? ¿Y para percibir un máximo? d) La sonoridad percibida en A, expresada en dB, en los casos a) y b).
Velocidad del sonido en el aire a 0^oC v_o=333 m/s; I_o= 10^-12 W/m².

Problema de Interferencias.

Supóngase montado el experimento de Young para obtener franjas de interferencia. Sea la distancia entre las rendijas practicadas en la pantalla a=0.5 mm, la luz empleada es monocromática de longitud de onda 600 nm. Delante de la rendija superior se coloca una lámina de vidrio de caras paralelas y espesor e=10^-2 mm. El índice de refracción del vidrio es 1.5. Calcular el valor del desplazamiento de las franjas en una pantalla situada a una distancia D=1 m de las rendijas.

Problema de Interferencias.

Un tubo sonoro cerrado por un extremo presenta, al emitir un sonido, tres nodos en su longitud de forma que la distancia entre dos nodos consecutivos es de 40 cm. Determinar: 1º) La longitud del tubo; 2º) La frecuencia emitida; 3º) Las longitudes de un tubo cerrado por un extremo y de otro abierto por ambos extremos que emitieran ese mismo sonido como fundamental. Velocidad del sonido en el aire de los tubos v=348 m/s.

Problema de Interferencias.

Una red de difracción está constituida por una sucesión de rayas equidistantes y paralelas. Haciendo incidir normalmente sobre la red luz monocromática correspondiente a la raya D del sodio (λ=589.6 nm) se obtiene una figura de difracción que tiene el primer máximo de intensidad en una dirección que forma un ángulo de 6^o45´ respecto a la dirección del haz incidente. ¿Cuál será la longitud de onda de una luz monocromática para la cual la misma red da el primer máximo para un ángulo de 7^o45´?

Problema de Difracción.

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.