Física II

Un haz de rayos X de longitud de onda λ=5·10^-11 m incide sobre una muestra en polvo formada por cristales microscópicos de ClK orientados al azar. El espaciado de la red cristalina es 3.14·10^-10 m. Se coloca una película fotográfica a 0.1 m de la muestra, determinar: a) el radio de los círculos correspondientes a los espectros de primero y segundo orden de los planos que tienen el mismo espaciado que la red. b) el radio de los círculos que resultan de planos que forman un ángulo de 45^o con los del apartado a.

Problema de Difracción.

Para encontrar la distancia focal de una lente divergente se coloca ésta en contacto con una convergente de 10 dioptrías. Un objeto que se encuentra a 30 cm del sistema así formado da una imagen real a 50 cm del mismo. ¿Cuál es la distancia focal de la lente divergente?

Problema de Óptica geométrica.

Se dispone de una lente plano-convexa, de índice de refracción 1.5 y distancia focal 20 cm a la que se acopla otra lente de índice de refracción 1.6 de forma que las superficies en contacto tengan el mismo radio. Se desea que el sistema tenga una potencia de 8 dioptrías. a) ¿Cuál ha de ser el radio de la otra superficie de esta segunda lente? b) Se forma un sistema óptico centrado con dos lentes convergentes iguales a la anterior, es decir, de 8 dioptrías cada una. Un objeto está situado 15 cm a la izquierda de la primera lente. Calcular cuál debe ser la separación entre las dos lentes para que la imagen final sea real, derecha y cinco veces mayor que el objeto; c) entre las dos lentes convergentes se introduce una lente divergente de 20 cm de focal. Buscar las dos posiciones de esta lente para las cuales la imagen final es real y se forma a 75 cm de la última de las lentes.

Problema de Óptica geométrica.

Se colocan en un calorímetro 50 g de agua. Se agita durante algún tiempo y se lee una temperatura de 15.20 ^oC. Entonces se introducen 250 g de agua a 22.62 ^oC, se agita nuevamente y se alcanza la temperatura de 20.50 ^oC. Se suponen nulas las pérdidas de calor. Determinar el equivalente en agua del calorímetro.

Problema de Calor y Primer Principio de la Termodinámica.

¿A qué fenómeno corresponde cada uno de los gráficos representados? Explicar su origen.

Cuestion de Difracción.

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.

Una masa de aire de 1 kg se encuentra inicialmente a una temperatura de 15 ^oC y una presión de 76 cm de Hg. Se le hace describir el siguiente ciclo: 1) compresión adiabática hasta una presión de 30 atm; 2) calentamiento a presión constante suministrando 300 kcal; 3) expansión adiabática hasta llegar al volumen inicial; 4) transformación isócora hasta llegar a las condiciones iniciales. a) Calcular P, V y T al final de cada una de las transformaciones; b) rendimiento del ciclo. Datos: c_p=0.25 cal/g^oC; γ=1.4; 1 atm=101324.72 N/m²; 1 cal=4.18 J; masa de 1 l de aire en condiciones normales: 1.293 g.

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.

Explicar cómo cambiaría la intensidad de la luz sobre una pantalla iluminada por una fuente, cuando: a) se añade otra fuente de las mismas características que emita de forma coherente con la primera; b) la fuente añadida no emite de forma coherente con la primera.

Cuestion de Interferencias.

Verdadero o falso. Si la afirmación es verdadera decir por qué lo es. Si es falsa dar un contraejemplo.
a) Una imagen virtual puede verse sobre una pantalla.
b) Una distancia imagen negativa implica que la imagen es virtual.
c) Una lente divergente no puede formar una imagen real de un objeto real.
d) Una lente biconvexa siempre es convergente.
e) Una lente bicóncava siempre es divergente.

Cuestion de Óptica geométrica.

Tres frecuencias de resonancia sucesivas de un tubo de órgano son 1310, 1834 y 2358 Hz. a) ¿Está el tubo cerrado por un extremo o abierto por ambos extremos? b) ¿Cuál es la frecuencia fundamental? c) ¿Cuál es la longitud del tubo? d) A continuación dos tubos idénticos a los del problema se utilizan como fuentes coherentes emitiendo ambos la frecuencia de 1310 Hz, enfrentados y separados por 1.5 m. ¿En qué posiciones de la recta que une ambos tubos un observador puede escuchar máximos de interferencia? Velocidad del sonido en aire en las condiciones de la experiencia: 340 m/s.

Problema de Interferencias. Aparece en la convocatoria de SEP2005.