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Física moderna - efecto fotoeléctrico
UNMSM · 2026

Ejercicio de Física — UNMSM

En un experimento de efecto fotoeléctrico con luz de cierta frecuencia, se requiere una diferencia de potencial de frenado de 45,5 V para reducir la intensidad de corriente a cero. La figura muestra el diagrama del circuito usado durante el experimento. Determine la rapidez máxima de los fotoelectrones emitidos.

Datos: 1 eV=1,6×10−19 J1\ eV=1,6\times10^{-19}\ J; me=9,1×10−31 kgm_e=9,1\times10^{-31}\ kg

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1. El potencial de frenado es, por definición, el voltaje justo necesario para detener por completo a los fotoelectrones más energéticos antes de que lleguen al ánodo. Esto significa que toda la energía cinética máxima de esos electrones se convierte exactamente en energía potencial eléctrica al ser frenados: Ek,maˊx=ΔVf⋅eE_{k,máx}=\Delta V_f\cdot e.

2. Igualamos la energía cinética clásica con esa energía de frenado: me v22=ΔVf⋅e\dfrac{m_e\,v^2}{2}=\Delta V_f\cdot e.

3. Sustituyendo los valores (usando e=1,6×10−19e=1,6\times10^{-19} C, ya que ΔVf⋅e\Delta V_f\cdot e en julios es equivalente a expresar la energía en eVeV y convertirla con el dato dado): (9,1×10−31)v22=45,5×1,6×10−19\dfrac{(9,1\times10^{-31})v^2}{2}=45,5\times1,6\times10^{-19}.

4. Despejando v2v^2: v2=2×45,5×1,6×10−199,1×10−31v^2=\dfrac{2\times45,5\times1,6\times10^{-19}}{9,1\times10^{-31}}.

5. Calculando: numerador =2×45,5×1,6×10−19=145,6×10−19=2\times45,5\times1,6\times10^{-19}=145,6\times10^{-19}; dividiendo entre 9,1×10−319,1\times10^{-31}: v2=16×1012v^2=16\times10^{12}, de donde v=4×106v=4\times10^6 m/s.

Respuesta: E) 4 × 10⁶ m/s