PAU Física 2009 · Setembre · Sèrie 1 · Exercici 2 (Opció A)

Opció A P2) El tambor d’una assecadora de roba és un cilindre horitzontal d’acer inoxidable de radi 20 cm. En posar l’assecadora en funcionament, la velocitat del tambor aug- menta regularment de 0 a 900 rpm en 10 s. a) Escriviu les equacions de les magnituds angulars ω(t) i α(t) en els primers 10 s del moviment. b) Determineu l’acceleració tangencial i l’acceleració centrípeta d’un punt del tambor al cap de 5 s de l’inici del moviment. c) Calculeu la força màxima que exerceix el tambor sobre un jersei mullat, de 0,5 kg de massa, quan gira a 900 rpm. Suposeu que, quan el tambor de l’asse- cadora gira, el jersei està sempre en contacte amb la paret del cilindre. Expresseu tots els resultats en unitats del sistema internacional (SI). Q3) En la gràfica següent es representa el potencial elèctric que hi ha a l’interior d’un condensador planoparal·lel, en què la x indica la distància a una de les armadures del condensador. La distància entre les armadures és de 10 cm. Determineu: a) La diferència de potencial entre les armadures. b) L’equació de la recta que ajusta els punts de la gràfica i la intensitat del camp elèctric a l’interior del condensador. Q4) Una font lluminosa emet llum monocromàtica de 550 nm amb una potència de 2 mW. Aquesta llum es fa incidir sobre un metall i es produeix efecte fotoelèctric. L’energia d’extracció mínima dels electrons del metall és 2,10 eV. Calculeu: a) L’energia cinètica màxima dels electrons extrets. b) El nombre de fotons que emet la font lluminosa en un minut. c = 3,00 · 108 m/s; h = 6,626 · 10–34J · s; 1 eV = 1,60 · 10–19J; 1 nm = 10–9m. DADES:

2 rad 1min rad π 900rpm 900rpm 94,25 a) ω = = ⋅ ⋅ = [0,2] 1rev 60s s Δ ω 94,25 − 0 rad 9,425 α = = = [0,4] t 10 0 s Δ − ⇒ ( ) t 9,425 t rad s ω = ω + α ω = [0,4] m ta r ta = 9,425 0,20 1,885 s b) = α [0,2]; ⋅ = [0,2] ca 2 r ca = ( 9,425 5 ) 0,20 444m s 2 = ω ⋅ ⋅ = [0,2]; [0,4] N c) La força que fa el tambor sobre un jersei serà màxima quant aquest estigui a mg la posició més baixa del tambor. [0,4] 2 2 N mg m r N mg m r 893,2 N Llavors: − = ω [0,4]; = + ω = [0,2] Q3 a) De la gràfica: V(0)=100V [0,1], V(10cm)=700V [0,1] V 700 100 600V Diferència de potencial entre armadures: Δ = − = [0,3] V 60 x 100 b) Equació de la recta de la gràfica: = + , (V en V, x en cm) [0,2] El camp elèctric és constant ( V E d E V d 600 0,1 6000 N C Δ = ) i val = Δ = = [0,3] Q4 1,60 10 − J ⋅ − 19 W 2,1eV 2,1eV 3,36 10 J a) = = ⋅ = ⋅ [0,2] 1eV c 3,00 10 ⋅ ⇒ − 34 − 19 − 20 E W E E E W h W h W 6,626 10 3,36 10 2,54 10 J = + [0,1] = − = ν − = − = ⋅ ⋅ − ⋅ = ⋅ c c − 9 λ 550 10 ⋅ [0,2] on c = λν c ( ) 19 E 1fotó h h 3 […]