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UNIVERSIDAD DE LOS ANDES - Departamento de Física -Física Moderna Quiz 1- Primer 5 % 3 de Septiembre de 2019 Nombre:

Preguntas de opción multiple unica respuesta. (1.5 punto)

a) Emisividad

1. (0.3 puntos) Una nave espacial de la Federación Comercial pasa volando cerca del planeta Fulgurante con una rapidez de 0.600c. Un científico que se encuentra en Fulgurante mide la longitud de la nave en movimiento y encuentra que es de 74.0 m. La nave aterriza poco después en Fulgurante, y el mismo científico mide la longitud de la nave ahora inmóvil. ¿Qué valor obtiene?

b) De la radiación que se absorbe.

a) 74,0 m

c) Temperatura d) De la potencia de radición emitida. 5. (0.3 puntos) La vida media propia de un muón es 2.20 µs. Un haz de estos muones se está moviendo a 0.900c ¿Cuál es su vida media en el laboratorio?

b) 92,5 m

a) 5.05 µs

c) 53.2 m

b) 1.05 µs

d) 123 m

c) 3.05 µs

2. (0.1 puntos) Un objeto astronómico distante (un quásar) se mueve alejándose de usted a la mitad de la rapidez de la luz. ¿Cuál es la rapidez de la luz que recibe de este quásar? a) Mayor a c. b) Igual a c. c) Entre c/2 y c.

d) 4.05 µs 6. (0.1 puntos) Suponga que la tierra es perfectamente esférica y que dos viajeros se encuentran en el ecuador. Ambos deciden caminar hacia el polo norte moviéndose en trayectorias paralelas. Si la separación entre estos es de 50 metros:

d) c/2 e) Entre 0 y c/2 3. (0.2 puntos) Un niño presenta un cuadro de fiebre mostrando una temperatura de 39 ◦ C. La longitud de onda máxima de la radiación de cuerpo negro emitida es:(A : 1.14m2 , e = 0.98) a) 74.3 µm

a) Ambos llegan al polo norte y su separación es de 50 m, porque han tomado caminos paralelos. b) Se encuentran en el polo, pero uno llega primero. c) Se encuentran en el polo norte al mismo tiempo, como si se estuviesen atrayendo. d) Llegan al polo norte al mismo tiempo, porque así lo demuestra el cono de luz.

b) 0.146 µm c) 9.29 µm

7. (0.1 puntos) ¿Cuál de las siguientes afirmaciones no es correcta?

d) 600 µm 4. (0.1 puntos) El resplandor que emana de los espacios entre estas briquetas de carbón ardientes es una buena aproximación a la radiación de un cuerpo negro.

a) La rapidez de la luz es la misma en todos los marcos de referencia inerciales y es independiente del movimiento de la fuente. b) La rapidez de la luz es la misma en todos los marcos de referencia inerciales y es independiente del movimiento de la fuente. c) Las leyes de la física son las mismas en todos los marcos de referencia inerciales.

Figura 1. pregunta 3.

El color de la luz emitida depende:

d) La contracción de la longitud de un cuerpo que se mueve cercano a la velocidad de la luz, es perpendicular al movimiento de este.

8. (0.1 puntos) En la figura se muestra la gráfica de la energía cinética Kmx de los fotoelectrones en función de la frecuencia de la luz incidente, correspondiente a un experimento representativo de efecto fotoeléctrico.

PROBLEMAS ABIERTOS 1. (0.5 puntos) Explique por qué es necesario, cuando se define la longitud de una varilla, especificar que las posiciones de los extremos de la varilla deben medirse simultáneamente. 2. 1 puntos La energía en reposo de un electrón es de 0.511 MeV. La energía en reposo de un protón es de 938 MeV. Suponga que ambas partículas tienen energía cinética de 2.00 MeV. Encuentre la rapidez de: a) el electrón. b) el protón. c) c) ¿En cuánto supera la rapidez del electrón a la del protón?

Figura 2. pregunta 8.

Se puede concluir que: a) Para un metal dado los fonones que tengan una frecuencia inferior a la frecuencia de corte no poseen suficiente energía para expulsar un fotón de la superficie del metal.

d) Repita los cálculos si supone que ambas partículas tienen energías cinéticas de 2000 MeV. Solución : K = (γ − 1)mc2 =

b) Para un metal dado los electrones que tengan una frecuencia inferior a la frecuencia de corte no poseen suficiente energía para expulsar un fotón de la superficie del metal.

entonces

c) Para un metal dado los fotoelectrones que tengan una frecuencia inferior a la frecuencia de corte no poseen suficiente energía para expulsar un electrón de la superficie del metal.

a) electrón: v = 0.979c

d) Para un metal dado los fotones que tengan una frecuencia inferior a la frecuencia de corte no poseen suficiente energía para expulsar un electrón de la superficie del metal. Con la siguiente información responda las preguntas 910 Usted viaja en auto en una autopista con una rapidez relativista.

1 1−v 2 /c2

√

=

K+mc2 mc2



1 1−v 2 /c2

√

 − 1 mc2 , se obtiene

  2 1/2 2 y v = c 1 − K+mc 2 mc

b) Protón: v = 0.0.0652c c) v = 0.914c mas rapido d) electrón: v = 0.99999997c, protón v = 0.948c, v = 0.0523c mas rapido el electrón 3. 2 puntos Un observador en una nave espacial se mueve por inercia hacia un espejo a una rapidez v respecto al marco de referencia marcado por S en la figura 3.

9. (0.1 puntos) Justo frente a usted, un técnico que está de pie en el suelo enciende un faro y el haz de luz se mueve exactamente en forma vertical hacia arriba, como lo ve el técnico. Usted observa el haz luminoso y mide la magnitud de la componente vertical de su velocidad como: a) igual a c. b) menor a c. c) mayor a c. d) 0 10. (0.1 puntos) Si el técnico apunta el faro directamente a usted en lugar de hacia arriba, usted mide la magnitud de la componente horizontal de su velocidad como: a) igual a c . b) menor a c. c) mayor a c. d) 0

Figura 3. Ejercico 2.

El espejo está inmóvil respecto a S. Un pulso de luz emitido por la nave espacial viaja hacia el espejo y es reflejado hacia la nave. El frente de la nave está a una distancia d del espejo (medida por observadores en S) en el momento en que el pulso de luz sale de la nave. ¿Cuál es el tiempo total de viaje del pulso, medido por observadores en

a) el marco S . El observador en S mide que la distancia recorrida por el rayo de luz en ir u volver ed D = 2d − x, donde x = vtS es la distancia que recorre la nave en ese tiemS , se obtiene po, por tanto: tS = D/c = 2d−vt c 2d tS = c+v b) el frente de la nave espacial?

Para el que esta en frente de la nave espacial, mide una longitud contraida, es decir L′ = L/γ y el espejo moviendose hacia la nave, por tanto la distancia recorrida será D′ = 2(d − x′ ), donde x′ = vtS′ /2  q  2 tS = D′ /c = 2c d 1 − vc2 − vt2S′ tS ′ =

2d c

q

c−v c+v

Formulas Ley de Wien

λmax T = 2.898 × 10− 3mK

Ley de Stefan-Boltzmann

P = σAeT 4 , donde σ = 5.670 × 10−8 W/m2 K 4...