Problema 4 · Física PAU Aragón Ordinaria 2021

Tema: Campo gravitatorio: satélites, órbitas, Kepler y energía · Del examen Ordinaria (2021)

Enunciado

a)

Explica el concepto de campo gravitatorio. [1 punto]

Un satélite artificial con una masa de 5000 kg5000\text{ kg} está en órbita circular alrededor de la Tierra con una velocidad orbital de 7563 m/s7563\text{ m/s}. Calcular:

b)

La altura de la órbita sobre la superficie terrestre y su periodo de revolución. [0,75 puntos]

c)

La energía que tendría que ganar para salir del campo gravitatorio terrestre. [0,75 puntos]

Datos

G=6,67⋅10−11 N m2 kg−2G = 6{,}67\cdot 10^{-11}\text{ N m}^2\text{ kg}^{-2}

MTierra=5,97⋅1024 kgM_{\text{Tierra}} = 5{,}97\cdot 10^{24}\text{ kg}

RTierra=6,37⋅106 mR_{\text{Tierra}} = 6{,}37\cdot 10^6\text{ m}

Enunciado: Problema 4 · Física PAU Aragón Ordinaria 2021

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) Explica el concepto de campo gravitatorio.

Solución: g⃗=F⃗m=−GMr2u^r\vec{g} = \frac{\vec{F}}{m} = -G \frac{M}{r^2} \hat{u}_r

b) Altura de la órbita sobre la superficie terrestre.

Solución: 591591 km / 5,91⋅1055{,}91\cdot 10^{5} m

b) Periodo de revolución del satélite.

Solución: 57805780 s / 96,396{,}3 min / 1,611{,}61 h

c) La energía que tendría que ganar para salir del campo gravitatorio terrestre.

Solución: 1,43⋅10111{,}43\cdot 10^{11} J / 143143 GJ

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