Enunciado

Contexto y objetivos de la tarea

Con este tarea práctica aprenderás a:
  • Entender el significado de la ley de gravitación universal y la aplicarás para calcular la fuerza de atracción entre masas.
  • Determinar las magnitudes características de la órbita de un satélite artificial o natural usando las leyes de la dinámica y la ley de gravitación.
  • Aplicar el principio de conservación de la energía mecánica para resolver cuestiones relacionadas con el lanzamiento de cohetes o satélites espaciales.
  • Determinar la velocidad que se requiere para poder escapar de un campo gravitatorio.
  • Comprenderás las relaciones entre las magnitudes escalares, potencial y energía, con las vectoriales, fuerza y campo, a través del uso de la gravedad en la superficie terrestre.

Descripción de la tarea


1. ¿Con qué fuerza gravitatoria se atraen dos masas m1 y m2 separadas una distancia r? Expresa el resultado en Newton.

Datos:

m19,58 ·1021 kg

m25,11 ·1030 kg

r= 2,99 ·1010 m

G= 6.67·10-11 N·m2·kg-2

 

2. ¿Cuál es el valor del campo gravitatorio terrestre a una altura de 300 km? 

Datos:

MTierra= 5.98·1024 kg

RTierra= 6370 km

G= 6.67·10-11 N·m2·kg-2


3. ¿Son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones?

  1. La fuerza gravitatoria no depende del medio en que se encuentren las masas.
  2. La energía es la capacidad de realizar trabajo.
  3. La energía es la capacidad de la materia que le permite llevar a cabo transformaciones.
  4. La energía potencial gravitatoria crece a medida que nos alejamos de la masa que crea el campo.
  5. Las fuerzas conservativas al actuar sobre una partícula que realiza una trayectoria cerrada realizan trabajo nulo.
  6. Tiene más sentido físico hablar de la variación de energía potencial que de energía potencial en un punto.


4. Calcula la energía potencial de la masa m3 en el campo gravitatorio creado por las masas m1 y m2. Las distancias se miden en metros en la imagen.

Dato: G= 6.67·10-11 N·m2.kg-2

Imagen tomada de Geogebra

5. ¿Cuál será la energía potencial de un objeto de 611 kg a una altura 19674 km sobre la superficie del planeta Venus

Datos:

masa de Venus3.3·1023 kg

radio de Venus2440 km

G= 6.67·10-11N·m2·kg-2


6. ¿Cuál será el trabajo necesario para trasladar un objeto de 874 kg desde un punto A a una altura 2000 km sobre la superficie del planeta Neptuno hasta otro punto B a 6000 km de altura? 

Datos:

masa de Neptuno1.02·1026 kg

radio de Neptuno24622 km

G= 6.67·10-11N·m2·kg-2


7. Dos masas, de 10 kg cada una, se encuentran en los puntos A=(0,0) y B=(6,0). Determina el trabajo que se ejerce sobre una masa de 5 kg que se desplazase desde el punto C=(3,9) hasta el punto D=(3,0).

Dato: G= 6.67·10-11N·m2·kg-2


8. ¿Cuál es la velocidad de un satélite que describe una órbita circular en torno a la Tierra a una altura de 50000 km ? 

Datos:

MTierra= 5.98·1024 kg

RTierra= 6370 km

G= 6.67·10-11 N·m2·kg-2


9. ¿Cuál es la energía mecánica de un satélite de 100 kg que describe una órbita circular en torno a la Tierra a una altura de 3000 km? 

Datos:

MTierra= 5.98·1024 kg

RTierra= 6370 km

G= 6.67·10-11 N·m2·kg-2


10. 
¿Cuál es el periodo de revolución de un satélite que describe una órbita circular en torno a la Tierra a una altura de 400 km? 

Datos:

MTierra= 5.98·1024 kg

RTierra= 6370 km

G= 6.67·10-11 N·m2·kg-2

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