Gravitatorio

Conteste razonadamente a las siguientes preguntas:

a) Si se redujera el radio de la órbita lunar en torno a la Tierra, ¿aumentaría su velocidad orbital?

b) ¿Dónde es mayor la velocidad de escape, en la Tierra o en la Luna?

a) Un satélite artificial describe una órbita circular en torno a la Tierra. ¿Qué trabajo realiza la fuerza con la que la Tierra atrae al satélite, durante una órbita? Justifique la respuesta.

b) Razone por qué el trabajo realizado por las fuerzas de rozamiento es siempre negativo.

a) Suponga que un cuerpo se deja caer desde la misma altura sobre la superficie de la Tierra y de la Luna. Explique por qué los tiempos de caída serían distintos y calcule su relación.

b) Calcule la altura que alcanzará un cuerpo que es lanzado verticalmente en la superficie lunar con una velocidad de 40 m s ^{– 1}.

M_T = 81 M_L ; R_T = (11/3) R_L ; g = 10 m s ^{– 2}

a) Defina velocidad de escape de la Tierra y deduzca su expresión.

b) Explique las variaciones energéticas de un objeto cuando se lanza desde la Tierra y alcanza una altura h sobre ella.

Solución apartado a): mirar la correspondiente entrada de teoría aquí

a) Defina velocidad de escape de un planeta y deduzca su expresión.

b) Se desea colocar un satélite en una órbita circular a una altura h sobre la Tierra. Deduzca las expresiones de la energía cinética del satélite en órbita y de la variación de su energía potencia respecto de la superficie de la Tierra.

Solución apartado a): Mirar la correspondiente entrada de teoría aquí

a) Explique qué son fuerzas conservativas. Ponga algunos ejemplos de fuerzas conservativas y no conservativas.

b) Un campo uniforme es aquél cuya intensidad es la misma en todos los puntos. ¿Tiene el mismo valor su potencial en todos los puntos? Razone la respuesta.

Solución apartado a): Mirar la correspondiente entrada de teoría aquí

La nave espacial Apolo 11 orbitó alrededor de la Luna con un período de 119 minutos y a una distancia media del centro de la Luna de 1,8 · 10 ⁶ m.

Suponiendo que su órbita fue circular y que la Luna es una esfera uniforme:

a) determine la masa de la Luna y la velocidad orbital de la nave;

b) ¿cómo se vería afectada la velocidad orbital si la masa de la nave espacial se hiciese el doble? Razone la respuesta.

G = 6,67 · 10 ^{– 11} N m ² kg ^{– 2}

Los transbordadores espaciales orbitan en torno a la Tierra a una altura aproximada de 300 km, siendo de todos conocidas las imágenes de astronautas flotando en su interior.

a) Determine la intensidad del campo gravitatorio a 300 km de altura sobre la superficie terrestre y comente la situación de ingravidez de los astronautas.

b) Calcule el período orbital del transbordador.

M _T = 6 · 10 ²⁴ kg ; G = 6,67 · 10 ^{– 11} N m ² kg ^{– 2} ; R _T = 6,4 · 10 ⁶ m

Un satélite de 200 kg describe una órbita circular, de radio R = 4 · 10 ⁶ m, en torno a Marte.

a) Calcule la velocidad orbital y el período de revolución del satélite.

b) Explique cómo cambiarían las energías cinética y potencial del satélite si el radio de la órbita fuera 2R.

G = 6,67 · 10 ^{– 11} N m ² kg ^{– 2} ; M_Marte = 6,4 · 10 ²³ kg

Un satélite artificial describe una órbita circular alrededor de la Tierra.

a) Explique qué se entiende por velocidad orbital y deduzca razonadamente su expresión.

b) Conociendo el radio de la órbita y su período, ¿podemos determinar las masas de la Tierra y del satélite? Razone la respuesta.