Hoja de repaso 1

Física
2º de Bachillerato
Hoja de repaso número 1
1. ¿Qué argumentos en contra del modelo heliocéntrico conoces? ¿Cómo fueron superados por
los científicos del siglo XVII?
2. Seguidamente figuran una lista de filósofos y científicos. Redacta unas breves líneas sobre su
contribución más importante a la elucidación de la estructura del Sistema Solar.
Platón. Aristóteles. Aristarco. Ptolomeo. Copérnico. Brahe. Kepler. Galileo. Newton. Laplace. Le Verrier.
3. El Sol tiene una masa aproximada de 1.98 1030 kg mientras que la de Venus es de 4.83 1024
kg. La distancia Venus-Sol es de, aproximadamente, 108 millones de km. El diámetro de
Venus es de 12100 km. Con esos datos calcula:
a. La posición donde se equilibran las fuerzas gravitatorias del Sol y Venus.
b. Calcula la fuerza con que es atraído por el Sol.
c. El periodo de revolución de Venus alrededor del Sol.
d. ¿Qué peso tendrá en Venus un cuerpo cuya masa en la Tierra es de 80 kg?
e. Supón que en un momento dado el Sol, Venus y la Tierra forman un ángulo de 160º.
Calcula la fuerza gravitatoria neta que aparece sobre Venus. ¿Influye mucho la presencia
de la Tierra en la órbita de Venus? La distancia Sol-Tierra es de 150 millones de km.
4. Júpiter es el mayor planeta del Sistema Solar, observable a simple vista gran parte del año.
Hoy en día se le conocen mas de diez satélites pero fue Galileo quien, en 1610, descubrió
algunos de ellos cuando por primera vez usó un telescopio para explorar el cielo.
Seguidamente tienes algunos valores de los periodos de revolución de esos satélites así como
su distancia al planeta:
DISTANCIA A JÚPITER
(EN MÚLTIPLOS DE SU RADIO)
PERIODO
(DIAS)
Io
5.578
1.7699
Europa
8.876
3.5541
Ganímedes
14.159
7.1650
Calisto
24.903
16.7536
SATÉLITE
El radio de Júpiter es de 71400 km.
a. ¿Cumplen esos valores la tercera ley de Kepler? ¡No hace falta usar unidades del SI!
b. El siguiente satélite que se descubrió fue Amalthea en 1892. Sabiendo que tiene un
periodo de 0.498 días, calcula su distancia promedio a Júpiter.
c. Calcula el valor aproximado de la masa de Júpiter, la intensidad de su campo gravitatorio
en la superficie y la densidad media del planeta. Respuesta: 1.59 1027 kg; 20.92 m/s2; 1048
kg/m3.
d. Si se lanza una piedra verticalmente hacia arriba con una velocidad vo, calcula la relación
entre la altura máxima que alcanza con la que alcanzaría si se hiciese en la Tierra. Rta:
0.468
e. Si se realizara un tiro oblicuo en su superficie con un ángulo de elevación de 30º y
velocidad inicial de 300 m/s ¿Cuál sería el alcance máximo y la altura máxima del
proyectil? Rta: 3729 m; 538 m
f. Calcula la velocidad orbital de Io y su aceleración. Rta: 16.3 km/s
I.E.S. “Bernaldo de Quirós”. Mieres.
Profesor: Juan Noriega Arbesú.
5. Un satélite sigue una órbita circular alrededor de un planeta de radio R. Si la altura del satélite
es h y su periodo T, demostrar que la densidad del planeta vale:
3π  h 
ρ=
1 + 
GT 2  R 
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6. Explica brevemente cómo la introducción del campo según las ideas de Faraday elimina las
dificultades que plantea la interacción a distancia de Newton.
7. La masa de Marte es la décima parte de la masa de la Tierra y su radio, la mitad del terrestre.
¿Cuál es el valor de g en la superficie de Marte? ¿Cuánto pesa un Marte un objeto cuyo peso
en la Tierra es de 400 N? ¿Cuánto pesa en la Tierra un cuerpo que en Marte pesa 400 N?
Rta: 3.92 m/s2. 160 N.
8. Dos masas de 3 y 5 kg están situadas en los puntos (1,0) y (5,0) de un sistema de referencia
cartesiano. Calcula (i) el punto donde se anula el campo conjunto (ii) la intensidad del campo y
el potencial en el punto A (5,4) (iii) el trabajo realizado cuando una tercera masa de 4 kg se
mueve desde el punto A hasta el origen.
9. Calcula la energía mecánica que tiene un satélite de 500 kg que recorre una órbita circular
alrededor de la Tierra a una altura de 500 km sobre la superficie. ¿Qué energía adicional sería
necesario suministrarle para que aumentase el radio de su órbita hasta una altura de 600 km?
Dato: Radio de la Tierra: 6370 km. Rta: -1.44 1010 J.
10. El Sputnik Ι fue el primer satélite artificial lanzado al espacio por la antigua U.R.S.S. el 4 de
octubre de 1957. Tenía un apogeo de 947 km y un perigeo de 228 km (medidos desde la
superficie terrestre). Si su velocidad máxima era de 7.95 km/s
a. ¿Cuál era su velocidad mínima?
b. ¿Cuál era su periodo de revolución?
c. ¿Cuál era la excentricidad de su órbita?
d. Su masa era de 83.6 kg. ¿Cuál era entonces su energía total? ¿por qué (casi) no cambia?
e. Calcula su momento angular. ¿por qué (casi) no cambia?
f. ¿Cuál era su velocidad cuando pasaba por el semieje menor de la elipse?
g. El Sputnik se desintegró cuando al caer entró en contacto con la atmósfera. Teniendo en
cuenta que eso no sucedió cuando fue lanzado ¿cómo fue posible?
11. Se denomina agujero negro a una zona del espacio donde se encuentra concentrada la
materia de tal forma que la velocidad de escape es mayor que la de la luz. Calcula el valor del
radio de la Tierra para que ésta fuese un agujero negro.
Criterios de evaluación:
1. Relatar cómo los conceptos, modelos y teorías de la Física han evolucionado a lo largo de la Historia.
2. Indicar los obstáculos que se opusieron al modelo heliocéntrico o las razones de aceptación del geocéntrico y su
superación por los físicos del siglo XVII.
3. Utilizar la ley de la gravitación para determinar: distancias, periodos, velocidades y masas planetarias y/o de los
satélites.
4. Utilizar el principio de superposición para calcular vectorialmente fuerzas y/o intensidades de campo gravitatorios.
5. Explicar cómo el concepto de campo supera las dificultades que plantea la acción a distancia.
6. Describir y calcular la interacción gravitatoria mediante los conceptos de fuerza, intensidad de campo, potencial de
campo, energía potencial.
7. Dibujar las representaciones gráficas de los campos mediante los conceptos de líneas de fuerza y superficies de
potencial.
I.E.S. “Bernaldo de Quirós”. Mieres.
Profesor: Juan Noriega Arbesú.
8. Aplicar el teorema de conservación del momento angular para el cálculo de las velocidades en los vértices del
semieje mayor de las órbitas elípticas.
9. Aplicar el teorema de conservación de la energía mecánica para determinar la velocidad de escape de un cohete y/o
la energía de satelización
10. Calcular el alcance y la altura máxima de proyectiles lanzados en el campo gravitatorio local.
I.E.S. “Bernaldo de Quirós”. Mieres.
Profesor: Juan Noriega Arbesú.