PAU Física 2009 · Juny · Sèrie 3 · Exercici 2 (Opció A)

Opció A P2) Un dipol elèctric és un sistema constituït per dues càrregues del mateix valor i de signe contrari, separades per una distància fixa. Sabem que la càrrega positiva d’un dipol està situada en el punt (0, 0), que la negativa és en el punt (3, 0) i que el valor absolut de cada una de les càrregues és 10–4 C. Calculeu: a) El potencial elèctric creat pel dipol en el punt (0, 4). b) L’acceleració que experimenta un protó situat en el punt mitjà del segment que uneix les dues càrregues del dipol, si el deixem inicialment en repòs en aquest punt. c) L’energia necessària per a separar les càrregues del dipol fins a una distància doble de la inicial. NOTA: Les coordenades s’expressen en metres. qprotó = 1,60 · 10–19 C; mprotó = 1,67 · 10–27 kg; k = 1/4πε0 = 9,00 · 109 N · m2/C2. DADES: Q3) Una molla, situada sobre una taula horitzontal sense fregament, està fixada per un dels extrems a una paret i a l’altre extrem hi ha lligat un cos de 0,5 kg de massa. La molla no està deformada inicialment. Desplacem el cos una distància de 50 cm de la seva posició d’equilibri i el deixem moure lliurement, amb la qual cosa descriu un moviment vibratori harmònic simple. L’energia potencial del sistema en fun- ció del desplaçament es representa amb la paràbola de la gràfica següent: Determineu el valor de la constant recuperadora de la molla i el valor de la velocitat del cos quan té una elongació de 20 cm. Q4) Una atracció d’una fira consisteix en uns cotxes petits que giren a una velocitat de mòdul constant de 3,0 m/s i que descriuen una circumferència de 8,0 m de radi en un pla horitzontal. a) Calculeu les components intrínseques de l’acceleració d’un dels cotxes. b) Si el mòdul de la velocitat dels cotxes, quan finalitza el temps de l’atracció, es redueix de manera uniforme des de 3,0 m/s fins a 1,0 m/s en 10 s, calculeu-ne l’acceleració angular i l’acceleració tangencial en aquest interval de temps.

OPCIÓ A P2 q 2 2 a) V k r ; 1 r = 4m ; r = 3 4 5m = + = q − 4 q − 4 10 10 − 9 3 9 3 V k r 1 9 10 225 10 V [0,4]; V k r 2 9 10 180 10 V [0,4]; = = ⋅ ⋅ = ⋅ = = ⋅ ⋅ = − ⋅ 1 2 V V V 45 10 V [0,2] = + = ⋅ 1 2 b) G E Q Q 1 2 G ( ) ( ) + − G G G G E ( ) 2 [0,2] F qE q E E [0,2] = = + 1 2 − 4 q 4 − 10 − N N E k r ; E 9 10 9 400 10 C 3 [0,1]; E 9 10 9 400 10 C 3 [0,1]; = = ⋅ ⋅ = ⋅ = ⋅ ⋅ = ⋅ 2 1 2 2 2 1 5 , 1 5 , E E E 8 10 N C 5 [0,2] = + = ⋅ 1 2 19 5 F qE 1 60 10 , − 8 10 m G ⋅ ⋅⋅ ˆ a 7 67 10 , 13 [0,1]; a ai (o explicat) [0,1] = = = = ⋅ = 27 2 m m 1 67 10 , − s ⋅ ⎛ Q ⎞ Q − c) U QV Q k k [0,3] = = = − ⎜ ⎟ p ⎝ r ⎠ r 2 2 Q Q ⎛ 1 1 ⎞ ( ) ( ) 9 8 W U final U inicial k k 9 10 10 − 15J [0,7] = − = − + = ⋅ ⋅ ⋅ − = ⎜ ⎟ p p r r ⎝ 3 6 ⎠ f i Q3 ( ) 2 E màxima 1 2 50 N ⋅ p ( ) 2 ⇒ E màxima kA k 400 [0,4] = = = = p 2 2 2 A 0 5 , m 1 1 2 2 E E E mv kx ; E = 50J es manté constant; [0,2] = + = + c p 2 2 2 E kx 2 2 50 400 0 2 , 2 m − ⋅ − ⋅ v 13 [0,4] = = = m 0 5 , s Q4 a) acceleració tangencial = 0 (rapidesa c […]