Examen selectivitat Física 2023 Juny (Sèrie 1) — Catalunya

Onades i una boia Des de la platja, observem que la distància entre les crestes de dues onades consecutives és de 4 m. Per altra banda, tot observant una de les boies que limita la zona de bany, comptem que oscil·la 30 vegades en un minut i que el seu desplaçament vertical total, des de la posició més baixa fins al punt més alt, és de 40 cm. Nota: Per determinar la fase inicial considereu que al principi la boia es troba en la posició més alta.

La fusió nuclear Arran de l'anunci fet el desembre del 2022 pels Estats Units que s'havia aconseguit per primera vegada la fusió nuclear amb un guany net d'energia, alguns mitjans de comunicació han publicat que un got d'aigua pot produir l'energia que consumirà una família de quatre membres durant tota la vida. Per una altra banda, a dins del Sol hi ha una pressió i una temperatura tan elevades que els àtoms d'hidrogen es fusionen i es transformen en heli. El principal procés de fusió nuclear que té lloc al Sol és la cadena protó-protó. El balanç global d'aquest procés és que quatre protons s'uneixen per formar un nucli d'heli. Dades: $c = 3{,}00 \times 10^{8}$ m s⁻¹. $N_A = 6{,}022 \times 10^{23}$. Masses nuclears (en kg): protó, $1{,}672\,621\,92 \times 10^{-27}$; nucli d'heli, $6{,}642\,835\,33 \times 10^{-27}$.

Equipotencials en una cubeta Quan mesurem els valors de potencial elèctric en una cubeta obtenim la distribució representada a la figura, en què podem observar dues càrregues ($Q_1$ i $Q_2$), una de positiva i una de negativa. [Figura: sobre una quadrícula, Q₁ a l'esquerra i Q₂ a la dreta, sobre l'eix horitzontal. Al voltant de Q₁ hi ha línies equipotencials tancades marcades 20 V, 10 V i 0 V (de dins cap a fora); al voltant de Q₂, línies marcades −40 V, −30 V, −20 V i −10 V. La línia vertical entre les dues càrregues separa les dues famílies. El punt A és a dalt, prop de la línia vertical, sobre l'equipotencial de −10 V; el punt B és a l'esquerra, sobre l'equipotencial de 10 V; el punt C és a baix, sobre l'equipotencial de −10 V. Prop de A les equipotencials són aproximadament verticals.] Dada: $|e| = 1{,}602 \times 10^{-19}$ C.

Inducció en una espira Una espira es troba fixa en una regió on hi ha un camp magnètic uniforme en direcció perpendicular al full i cap endins, tal com s'indica a la figura de l'esquerra. En la figura de la dreta es mostra la gràfica de la variació del flux que travessa l'espira en funció del temps. [Figura de dalt: espira circular en un camp $\vec B$ cap endins del paper (⊗). Gràfica del flux (Wb) en funció del temps (s): creix linealment de 0 a 2,4·10⁻³ Wb entre 0 i 4 s, és constant (2,4·10⁻³ Wb) entre 4 i 8 s i creix linealment fins a 7,2·10⁻³ Wb entre 8 i 12 s.] [Figures de sota, camp magnètic (T) en funció del temps (s): a) creix de 0 a 1 T entre 0 i 4 s, constant a 1 T entre 4 i 8 s, i creix fins a 3 T entre 8 i 12 s; b) decreix de 3 a 2 T entre 0 i 4 s, constant a 2 T entre 4 i 8 s, i decreix fins a 0 T entre 8 i 12 s.] Nota: La llei d'Ohm estableix que $I = V/R$.

El tub UVA i l'efecte fotoelèctric En un centre d'estètica disposen d'una màquina de bronzejar amb radiació ultraviolada. Cal canviar-ne un dels tubs fluorescents perquè s'ha fet malbé per l'ús. El tub que cal substituir indica: «Llum UVA 300 nm 20 W 600 mm». Atès que el fabricant de la màquina ha fet fallida, es busca un tub fluorescent compatible. Després de fer-ne una selecció, es tria un llum que pot fer servei. A les especificacions del producte triat hi diu: «Llum UVA 350 nm 20 W 600 mm T8 làmpada fluorescent». Com que els dos tubs consumeixen la mateixa potència, emeten el mateix nombre de fotons. L'aparell disposa d'un dispositiu de seguretat basat en l'efecte fotoelèctric que apaga el fluorescent quan el nombre d'electrons emesos per unitat de temps és superior a $2{,}50 \times 10^{15}$ s⁻¹. Aquest dispositiu està format per una placa de sodi (la funció de treball és 2,40 eV) i, amb els tubs originals, el nombre d'electrons que abandona la superfície de sodi per unitat de temps és $2{,}00 \times 10^{15}$ s⁻¹. Dades: 1 eV = $1{,}602 \times 10^{-19}$ J. $|e| = 1{,}602 \times 10^{-19}$ C. $c = 3{,}00 \times 10^{8}$ m s⁻¹. $h = 6{,}63 \times 10^{-34}$ J s.