Unidad 1: Campo Gravitatorio

Seminario de Física
2º Bachillerato LOGSE
Unidad 1: Campo Gravitatorio
A) Interacción Gravitatoria
1.- La distancia media de Marte al Sol es 1,468 veces la de la Tierra al Sol. Encontrar el
número de años terrestres que dura un año marciano. Sol: T M = 1,78 T T
2.- El periodo de rotación de Júpiter alrededor del Sol es 12 veces mayor que el periodo
que corresponde a la Tierra. Calcula cuántas veces supera la distancia media (semieje de
la elipse) desde Júpiter hasta el Sol a la distancia entre la Tierra y el Sol. Sol: rJ = 5,24 rT
3.- La distancia media de Júpiter al Sol es 5,20 veces mayor que la de la Tierra al Sol.
¿Cuál es el período de Júpiter? T J = 11,86 T T
4.- El cometa Halley se mueve en una órbita elíptica alrededor del Sol. En el perihelio se
encuentra a 8,75 107 km del Sol, y en el afelio, a 5,26 109 km. Determina en cuál de estos
puntos es mayor la velocidad del cometa y cuánto mayor es en uno de ellos que en el
otro. Sol: v p = 60,11 v a
5.- Venus describe una órbita elíptica alrededor del Sol. Su velocidad en el afelio es de
3,48 104 m/s y en el perihelio es de 3,53 104 m/s. Si la distancia que separa el afelio del
perihelio es de 1,446 UA, determina a qué distancia se encuentra Venus del Sol en cada
una de esas posiciones. Dato: 1 UA = 1,496 101 1 m.
Sol: rp = 107,38 109 m / ra = 108,94 109 m
6.- En el movimiento de la Tierra alrededor del Sol:
a) Se conserva el momento angular y el momento lineal.
b) Se conserva el momento lineal
c) Varía el momento lineal y se conserva el momento angular.
7.- Explicar porqué los cometas que orbitan elípticamente alrededor del Sol tienen más
velocidad cuando se encuentran cerca que cuando se encuentran lejos del Sol,
considerando el carácter de fuerza central de la fuerza gravitatoria.
8.- Dos satélites, A y B, cuyas masas son tales que m A = 50 m B se mueven alrededor de
la Tierra en el mismo plano y con el mismo momento angular; sus velocidades son
vB = 2 vA. El radio de la órbita de B será:
a) Igual a la de A
c) La mitad que la de A
b) El doble que la de A
d) 25 veces mayor que la de A
9.- Si por alguna causa interna la Tierra sufriese un colapso gravitatorio que redujese su
radio a la mitad manteniendo constante su masa, ¿cómo sería su periodo de revolución
alrededor del Sol?
a) Igual.
b) De dos años.
c) De 4 años.
Seminario de Física
2º Bachillerato LOGSE
Unidad 1: Campo Gravitatorio
10.- Un objeto que describe órbitas circulares alrededor del Sol irá más rápido:
a) Cuanto mayor sea el radio de la órbita.
b) Cuanto menor sea el radio de la órbita.
c) Cuanto mayor sea la masa del objeto.
11.- Determina la masa del Sol sabiendo que la distancia de la Tierra al Sol es de 1,49 108
km y que la Tierra tarda 365,256 días en dar una vuelta completa alrededor del Sol.
Dato: Constante de gravitación universal: G = 6,7 10- 11 N m 2 kg-2 Sol: M S = 1,965 1030 kg
12.- a) Enuncia las leyes de Kepler y demuestra la tercera en el caso particular de
órbitas circulares.
b) Rhea y Titán son dos satélites de Saturno que tardan, respectivamente, 4,52 y 15,9
días terrestres en recorrer sus órbitas en torno a dicho planeta. Sabiendo que el radio
medio de la órbita de Rhea es 5,27 108 m, calcula el radio medio de la órbita de Titán y la
masa de Saturno. Dato: Constante de gravitación universal: G = 6,7 10- 11 N m 2 kg-2
Sol: rT = 1,22 109 m; M S = 568,015 102 4 kg
13.- Júpiter es un planeta que está rodeado de una serie de lunas que giran en torno a él
de forma similar a como los planetas giran alrededor del Sol. Completa la tabla para
conocer los datos orbitales de las lunas de Júpiter.
Sol: r(Europa) = 670,89 106 m ; T (Ganímedes) = 7,152 días
Nombre
Io
Radio orbital, en 106 m
Periodo (días)
421,6
1,769
Europa
3,551
Ganímedes
1070
Calisto
1882
16,689
14.- El periodo de revolución de Marte alrededor del Sol es de 687 días. Sabiendo que la
distancia de la Tierra al Sol es de 150 millones de kilómetros, calcula la distancia de Marte
al Sol. (Suponer que las órbitas descritas son circunferencias.) Sol: 228,67 106 km
15.- a) Enuncia las leyes de Kepler y razone si la velocidad de traslación de un planeta
alrededor del Sol es la misma en cualquier punto de la órbita.
b) Justifique si es verdadera o falsa la siguiente afirmación: “ la gravedad en la superficie
de Venus es el 90% de la gravedad en la superficie de la Tierra y en consecuencia si
Seminario de Física
2º Bachillerato LOGSE
Unidad 1: Campo Gravitatorio
midiéramos en Venus la constante de gravitación universal, G, el valor obtenido sería el
90% del medido en la Tierra”.
16.- Europa, satélite de Júpiter descubierto por Galileo en 1610, describe una órbita
completa de 6,71 105 km de radio cada 3 días, 13 horas y 14,6 minutos. Calcula:
a) La velocidad lineal de Europa con relación a Júpiter. Sol: v = 13,74 103 m/s
b) La masa de Júpiter. Sol: M = 1,899 1027 kg
Dato: Constante de gravitación universal: G = 6,7 10- 11 N m 2 kg-2
17.- La distancia Tierra – Luna es aproximadamente 60 R T. Calcula:
a) Su velocidad lineal alrededor de la Tierra. Sol: 1,023 103 m/s.
b) El periodo de rotación en días. Sol: 27,17 días
Dato: en la superficie terrestre, g = 9,86 m/s 2; RT = 6,37 106 m
18.- El planeta Egabbac, situado en otro sistema solar, posee un radio doble del de la
Tierra, pero una densidad media igual a la de la Tierra. ¿El peso de un objeto en la
superficie de Egabbac sería igual, mayor o menor que en la superficie de la Tierra?, ¿en
qué proporción? Sol: PE = 2 PT
19.- La masa del planeta Júpiter es, aproximadamente, 300 veces la de la Tierra; su
diámetro es 10 veces mayor que el terrestre, y su distancia media al Sol, 5 veces mayor
que la de la Tierra al Sol.
a) Razona cuál sería el peso en Júpiter de un astronauta de 75 kg. Sol: 2250 N
b) Calcula el tiempo que tarda Júpiter en dar una vuelta completa alrededor del Sol,
expresado en años terrestres. Sol: T = 11,18 años terrestres.
Datos: g = 10 m/s 2; radio orbital terrestre = 1,5 1011 m.
20.- Sabiendo que la distancia entre la Tierra y la Luna es de 3,84 10 8 m, ¿en qué punto
debiera situarse un satélite de 10 toneladas para que sea igualmente atraído por ambas?
¿y si el cuerpo tuviese 20 toneladas? Datos: la masa de la Luna es de 0,012 veces la
masa de la Tierra. Sol: 346,094 106 m
21.- El satélite de investigación europeo (ERS – 2) sobrevuela la Tierra a 800 km de
altura. Supón que su trayectoria es circular y su masa, de 1000 kg.
a) Calcula, de forma razonada, la velocidad orbital del satélite. Sol: 7522,8 m/s
b) Si suponemos que el satélite se encuentra sometido únicamente a la fuerza de
gravitación debida a la Tierra, ¿por qué no cae sobre la superficie terrestre? Razona la
respuesta. Datos: RT = 6370 km ; g = 10 m/s 2
22.- El satélite de un determinado planeta de masa M, describe a su alrededor una órbita
circular de radio R con un período T.
a) Obtén la ecuación que relaciona las tres magnitudes mencionadas entre sí.
b) Marte posee un satélite que describe a su alrededor una órbita circular de radio
Seminario de Física
2º Bachillerato LOGSE
Unidad 1: Campo Gravitatorio
R = 9400 km con un período de 460 minutos, ¿Cuál es la masa de Marte?
Sol: 6,45 1023 kg
23.- Un satélite describe una órbita circular de 3,7 105 km de radio alrededor de un
planeta, siendo su período de revolución de 28 días. Determina la masa del planeta. Dato:
Constante de gravitación universal: G = 6,7 10- 11 N m 2 kg -2 Sol: 5,12 1024 kg
24.- Supón que la Tierra redujese su radio a la mitad manteniendo su masa. ¿Aumentaría
la intensidad del campo gravitatorio en su nueva superficie? Justifica la respuesta.
25.- Determina la masa de Marte sabiendo que uno de sus dos satélites, Fobos, describe
una órbita circular de 9,27 106 m de radio alrededor del planeta en 7,5 h. Sol: 6,47 1023 kg
26.- Determina la masa de Júpiter sabiendo que uno de sus satélites, Calisto, tiene un
periodo de revolución de 16,7 días y un radio orbital de 1,88 109 m. Sol: 1,9 10 27 kg
B) Principio de Superposición
1.- En cada uno de los vértices de un triángulo equilátero de 6 m de lado tenemos un
cuerpo de 5 kg.
a) Calcula la fuerza que el conjunto ejerce sobre otro cuerpo de 10 kg que se encuentra
en el baricentro del triángulo. Sol: Ft = 0 N
b) ¿Y si el cuerpo que está en el baricentro fuese de 100 kg?
(Recuerda: el baricentro es el punto en que se cortan las medianas de un triangulo).
2.- Cuatro masas puntuales idénticas de 6 kg cada una están situadas en los vértices de
un cuadrado de lado igual a 2 m. Calcula:
a) El campo gravitatorio que crean las cuatro masas en el centro de cada lado del
cuadrado. Sol: gx =1,43 10-10 N/kg; g Y = - 1,43 10-1 0 N/kg; gZ = - 1,43 10-10 N/kg; gW
=1,43 10-10 N/kg.
b) El potencial gravitatorio creado por las cuatro masas en el centro del cuadrado.
Sol: - 1,13 10-9
Dato: Constante de gravitación universal: G = 6,7 10- 11 N m 2 kg-2
3.- En los vértices de un cuadrado de 3 m de lado hay tres masas de 10 kg cada una.
Calcula:
a) La intensidad del campo gravitatorio en el cuarto vértice. Sol: 100,31 10-1 2 i + 100,31
10-12 j N/kg
.
-1 2
b) El potencial en ese punto. Sol: - 601,87 10 J/kg
4.- En tres de los cuatro vértices de un rectángulo tenemos cuerpos puntuales cuya masa
es, respectivamente, 0,5, 2 y 3 kg. Los lados del rectángulo miden 30 y 40 m. Calcula:
a) El valor del campo gravitatorio en el cuarto vértice.
Sol: g = (6,5532 10-14 i + 2,54349 10 -13 j) N/kg
b) La fuerza que se ejercerá sobre un cuerpo de 5 kg de masa que se sitúe en el cuarto
Seminario de Física
2º Bachillerato LOGSE
Unidad 1: Campo Gravitatorio
vértice. Sol: F= (3,28 10-13 i +1,27 10-12 j ) N
c) El trabajo que realiza el campo para llevar ese cuerpo desde el cuarto vértice hasta el
centro del rectángulo. Interpreta el signo del resultado. Sol: 2,251 10-11 J
5.- En los vértices de un triángulo equilátero de 1 m de lado hay colocadas sendas masas
iguales de 3 kg cada una. Calcula:
a) El vector campo gravitatorio en el otro vértice. Sol: -3,46 10- 10 N/kg
b) Determina el vector fuerza que actúa sobre una masa de 5 kg colocada en ese vértice.
Sol: - 1.72 10-9 j N
c) Indica el trabajo necesario para trasladar la masa de 5 kg desde el vértice hasta el
punto medio del lado que une las masas de 3 kg. Sol: 2 10- 9 J
6.- Tres masas iguales de 1 kg cada una están situadas en los vértices de un cuadrado de
1 m de lado. Calcula:
a) el módulo del campo gravitatorio en el centro del cuadrado. Sol: 1,33 10-10 N/kg
b) Determina el potencial gravitatorio en el vértice libre y en el centro del cuadrado.
Sol: -1,80 10-10 ; -2.83 10-10 J/kg
c) Calcula el trabajo realizado al trasladar un objeto de 10 kg de masa desde el centro del
cuadrado hasta el vértice libre. Sol: -1,03 10-9 J
7.- Una partícula de 4 kg de masa se coloca en el punto de coordenadas A (1, 0) y otra de
9 kg de masa se coloca en el punto B (6, 0).
a) ¿Hay algún punto en el que se anule el campo gravitatorio? Calcula sus coordenadas.
Sol: P (3,0)
b) Calcula el trabajo necesario en el proceso de trasladar una masa de 5 kg desde el
origen de coordenadas hasta el punto C (3,0). Sol: - 1,65 10-1 0 J
8.- Dos masas puntuales m 1 = m 2 = 10 kg están colocadas en los puntos A (0 m, 0 m) y
B (8 m, 0 m).
a) Calcula el vector campo gravitatorio en el punto C (4 m, 3 m). Sol: - 4,27 10-11 N/kg
b) ¿Qué fuerza actúa sobre una masa de m 3 = 100 g colocada en C?
Sol: - 4,27 10-11 N/kg
c) Calcula la energía transformada al trasladar la masa m 3 desde el punto C hasta el
punto D (4 m, 0 m). Es espontáneo el proceso, interpreta el signo obtenido.
Sol: 6,7 10-12 J
9.- Una partícula de 5 kg de masa se coloca en el punto de coordenadas A (-3, 0) y otra
de 10 kg de masa se coloca en el punto B (3, 0).
a) ¿Hay algún punto en el que se anule el campo gravitatorio? Calcula sus coordenadas.
Sol: P (- 0,52, 0)
b) Calcula el trabajo necesario en el proceso de trasladar una masa de 5 kg desde el
punto (0,4) hasta el punto (0,-4). Sol: Nulo.
Seminario de Física
2º Bachillerato LOGSE
Unidad 1: Campo Gravitatorio
C) Energía
1.- Dos proyectiles son lanzados hacia arriba en dirección perpendicular a la superficie
terrestre. El primero de ellos sale con una velocidad de 5 km/s, y el segundo, con 15 km/s.
Despreciando el rozamiento con el aire y la velocidad de rotación de la Tierra, se pide:
a) ¿Cuál será la máxima altura que alcanzará el primer proyectil? Sol: 1530 km
b) ¿Cuál será la velocidad del segundo proyectil cuando éste se encuentre muy lejos de la
Tierra? Sol: 9970 m/s
Datos: g = 9,8 m/s 2; RT = 6370 km
2.- Supongamos que la Tierra, manteniendo su masa aumentara su radio medio. ¿Cómo
variaría la velocidad de escape?
3.- Se pretende colocar un satélite artificial de 50 kg de masa en una órbita circular a 600
km sobre la superficie terrestre. Calcula:
a) La velocidad que debe tener el satélite en dicha órbita. Sol: 7580 m/s
b) La energía cinética que es preciso comunicarle para ponerlo en órbita.
Sol: 17,05 108 J
c) La energía total del satélite en su órbita. Sol: -14,36 108 J
Datos: RT = 6400 km ; g0 = 9,82 m/s 2
4.- a) Si la Luna siguiera una órbita circular en torno a la Tierra, pero con un radio igual a
la cuarta parte de su valor actual, ¿cuál sería su período de revolución? Dato: Toma el
período actual igual a 28 días. Sol: 3,5 días
b) ¿Cuál debería ser la velocidad inicial de la Tierra, para que escapase del Sol y se
dirigiera hacia el infinito? Supóngase que la Tierra se encuentra describiendo una órbita
circular alrededor del Sol. Sol: 42174 m/s
Datos: distancia Tierra – Sol : 1,5 10 11 m; masa del Sol: 2 1030 kg ; G= 6,67 10-11 N m 2 kg-2
5.- Se lanza un proyectil verticalmente desde la superficie de la Tierra, cuyo radio es
RT = 6378 km con una velocidad inicial de 3 km/s. Calcula:
a) La altura máxima que alcanzará. Sol: 499,6 km
b) La velocidad orbital que habrá que comunicarle a esa altura, para que describa una
órbita circular. Sol: 7615,4 m/s
Datos: G=6,67 10-11 N m 2 kg-2 ; MT = 5,98 1024 kg
6.- Un planeta esférico tiene un radio de 3000 km, y la aceleración de la gravedad en su
superficie es de 6 m/s 2.
a) ¿Cuál es su densidad media? Sol: 7158,39 kg/m3
b) ¿Cuál es la velocidad de escape para un objeto situado en la superficie de este
planeta? Sol: 6000 m/s
Dato: G = 6,7 10-1 1 N m 2 kg- 2
Seminario de Física
2º Bachillerato LOGSE
Unidad 1: Campo Gravitatorio
7.- Considera que la energía potencial de un cuerpo en el campo gravitatorio de la Tierra
es cero en el infinito.
a) Hallar la energía potencial de una masa de 100 kg en la superficie de la Tierra.
Sol: -6,25 109 J
b) Halla la energía potencial de la misma masa a una altura sobre la superficie terrestre
igual al radio de la Tierra. Sol: - 3,12 10 9 J
c) ¿Cuál es la velocidad de escape del cuerpo considerado en el apartado b)?
Datos: G= 6,67 10 -11 N m 2 kg-2; R T = 6370 km Sol: 7, 9 km/s
8.- La nave espacial Lunar Prospector permanece en órbita circular alrededor de la Luna a
una altura de 100 km sobre su superficie. Determina:
a) La velocidad lineal de la nave y el período del movimiento. Sol: 1633,4 m/s y 7077,9 s
b) La velocidad de escape a la atracción lunar desde esa órbita. Sol: 2310 m/s
Datos: G= 6,67 10 -11 N m 2 kg-2 ; ML = 7,36 1022 kg ; RL = 1740 km
9.- En el movimiento circular de un satélite en torno a la Tierra, determinar:
a) La expresión de la energía cinética en función de las masas del satélite y de la Tierra, y
del radio de la órbita.
b) La relación que existe entre su energía mecánica y su energía potencial.
Sol: EP = 2 Em
10.- La velocidad angular con la que un satélite describe una órbita circular en torno al
planeta Venus es ω 1 = 1,45 10-4 rad/s y su momento angular respecto al centro de la
órbita es L1 = 2,2 101 2 kg m 2 s -1
a) Determina el radio r1 de la órbita del satélite y su masa. Sol: 2,49 107 m; 24,5 kg
b) ¿Qué energía sería preciso invertir para cambiar a otra órbita circular con velocidad
angular ω2 =10-4 rad/s? Sol: 3,51 107 J
Datos: G=6,67 10-11 N m 2 kg-2; Masa de Venus, Mv =4,87 1024 kg.
11.- El cometa Halley se mueve en una órbita elíptica alrededor del Sol. En el perihelio
(posición más próxima) el cometa está a 8,75 107 km del Sol, y en el afelio (posición más
alejada) está a 5,26 109 km.
a) ¿En cuál de los dos puntos tiene el cometa mayor velocidad?, ¿y mayor aceleración?
Sol: Va = 1,67 10 -2 Vp
b) ¿En qué punto tiene mayor energía potencial?, ¿y mayor energía mecánica?
12.- Se coloca un satélite meteorológico de 1000 kg en una órbita circular, a 300 km sobre
la superficie terrestre. Determina:
a) la velocidad orbital, la aceleración centrípeta y el período en la órbita.
Sol: 7721,28 m/s; a = 8,94 m/s2 ; T= 5427,7 s
b) La energía cinética que se requiere para poner en órbita el satélite. Sol: 3,26 10 10 J
Datos: g = 9,8 m/s 2; RT = 6370 km
Seminario de Física
2º Bachillerato LOGSE
Unidad 1: Campo Gravitatorio
13.- Se pone en órbita un satélite artificial de 600 kg a una altura de 1200 km sobre la
superficie de la Tierra. Si el lanzamiento se ha realizado desde el nivel del mar, calcula:
a) ¿Cuánto ha aumentado la energía potencial gravitatoria del satélite? Sol: 5,96 10 9 J
b) ¿Qué energía adicional hay qué suministrar al satélite para que escape a la acción del
campo gravitatorio terrestre desde esa órbita? Sol: 1,58 1010 J
Datos: G=6,67 10-11 N m 2 kg-2 ; MT =5,98 1024 kg ; RT = 6,37 106 m
14.- Razone si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones: a) Según la ley de la
gravitación la fuerza que ejerce la Tierra sobre un cuerpo es directamente proporcional a
la masa de éste. Sin embargo, dos cuerpos de diferente masa que se sueltan desde la
misma altura llegan al suelo simultáneamente. b) El trabajo realizado por una fuerza
conservativa en el desplazamiento de una partícula entre dos puntos es menor si la
trayectoria seguida es el segmento que une dichos puntos.
15.- Suponga que la masa de la Tierra se duplicara:
a) Calcule razonadamente el nuevo periodo orbital de la Luna suponiendo que su radio or
bital permaneciera constante. Sol: 19,4 dias
b) Si, además de duplicarse la masa terrestre, se duplicara su radio, ¿cuál sería el valor
de g en la superficie terrestre? G = 6´67. 10 -11 N m 2 kg- 2; MT = 6.102 4 kg ; R T = 6370 km.
RL = 1,74. 106 m Sol: 4,9 m/s2
16.- Conteste razonadamente a las siguientes preguntas:
a) ¿Puede asociarse una energía potencial a una fuerza de rozamiento?
b) ¿Qué tiene más sentido físico la energía potencial en un punto o la variación de
energía potencial entre dos puntos?
17.- Un satélite del sistema de posicionamiento GPS, de 1200 kg, se encuentra en una
órbita circular de radio 3 R T.
a) Calcule la variación que ha experimentado el peso del satélite respecto del que tenía
en la superficie terrestre. Sol: El peso disminuye en 10421,9 N.
b) Determine la velocidad orbital del satélite y razone si la órbita descrita es
geoestacionaria. Sol: 4565,5 m/s ; T = 26423,6 s ( no es geoestacionario)
Datos: G=6,67 10-11 N m 2 kg-2 ; MT =5,98 1024 kg ; RT = 6,37 106 m
18.- 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 la órbita y de la variación de
su energía potencial respecto de la superficie de la Tierra.
19.- En un instante t 1 la energía cinética de una partícula es 30 J y su energía potencial 12
J. En un instante posterior, t2, la energía cinética de la partícula es de 18 J.
a) Si únicamente actúan fuerzas conservativas sobre la partícula, ¿cuál es su energía
potencial en el instante t2 ? Sol: 24 J
b) Si la energía potencial en el instante t2 fuese 6 J, ¿actuarían fuerzas no conservativas
sobre la partícula?
Seminario de Física
2º Bachillerato LOGSE
Unidad 1: Campo Gravitatorio
20.- a) Explique qué se entiende por velocidad de escape y deduzca razonadamente su
expresión. Sol: h = 4,985 10 6 m
b) Razone qué energía habría que comunicar a un objeto de masa m, situado a una altura
h sobre la superficie de la Tierra, para que se alejara indefinidamente de ella.
Datos: g = 9,8 m/s 2 ; RT = 6,4 106 m
21.- Un satélite artificial de 400 kg describe una órbita circular a una altura h sobre la
superficie terrestre. El valor de la gravedad a dicha altura es la tercera parte de su valor
en la superficie terrestre.
a) Explica si hay que realizar trabajo para mantener el satélite en órbita y calcule el valor
de h. Sol: 4,985 106 m
b) Determina el periodo de la órbita y la energía mecánica del satélite.
Datos: g = 9,8 m/s 2; RT = 6,4 106 m Sol: 3,22 h; - 1,448 1010 J
22.- a) Explique qué es la velocidad orbital y deduzca su expresión para un satélite que
describa una órbita circular en torno a la Tierra.
b) Dos satélites A y B de distintas masas (m A>m B) describen órbitas circulares de idéntico
radio alrededor de la Tierra. Razone la relación que guardan sus respectivas velocidades
y sus energías potenciales.
23.- Un satélite describe una órbita en torno a la Tierra con un periodo de revolución igual
al terrestre (geoestacionario)
a) Explique cuántas órbitas son posibles y calcule su radio. Sol: 4,23 107 m
b) Determine la relación entre la velocidad de escape en un punto de la superficie
terrestre y la velocidad orbital del satélite. Sol: v e = 3,9 v o
(RT = 6400 km ; gT = 10 m s -2 ; G=6,67 10-11 N m 2 kg-2)
24.- 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.
Datos: MT = 6 · 1024 kg; G = 6, 67 · 10-11 N m 2 kg-2 ; RT = 6,4 · 10 6 m
25.- a) Haciendo uso de consideraciones energéticas, determine la velocidad mínima que
habría que imprimirle a un objeto de masa m, situado en la superficie de un planeta
de masa M y radio R, para que saliera de la influencia del campo gravitatorio del
planeta.
b) Se desea que un satélite se encuentre en una órbita geoestacionaria. ¿Con qué
período de revolución y a qué altura debe hacerlo?
26.- Los satélites Meteosat son satélites geoestacionarios (situados sobre el ecuador
terrestre y con período orbital de un día). Calcula:
a) La altura a la que se encuentran, respecto a la superficie terrestre.S: h = 3,60×10 7 m
b) La fuerza ejercida sobre el satélite. Sol: F = 179 N
c) La energía mecánica. Sol: Ec = –3,78×109 J; Ep = -7,56×109 J; E = -3,78×109 J
Datos: RT = 6,38·106 m; MT = 5,98·1024 kg; m (sat) = 8·102 kg; G = 6, 67 · 10-11 N m 2 kg-2
Seminario de Física
2º Bachillerato LOGSE
Unidad 1: Campo Gravitatorio