Problema 4 · Física PAU Aragón Ordinaria 2022

Tema: Campo gravitatorio: satélites, órbitas, Kepler y energía · Del examen Ordinaria (2022)

Enunciado

4. (2,5 puntos)

a)

Enuncia y explica la ley de gravitación universal. [1 punto]

Una sonda espacial de 300 kg300\text{ kg} de masa se encuentra en órbita circular alrededor de la Luna, a 150 km150\text{ km} de su superficie. Calcula:

Datos:

G=6,67⋅10−11 N m2 kg−2G = 6{,}67 \cdot 10^{-11}\text{ N m}^2\text{ kg}^{-2}; Radio de la Luna RL=1,74⋅106 mR_L = 1{,}74 \cdot 10^6\text{ m}; Masa de la Luna ML=7,35⋅1022 kgM_L = 7{,}35 \cdot 10^{22}\text{ kg}.

b)

La energía mecánica y la velocidad orbital de la sonda. La velocidad de escape de la atracción lunar desde esa posición. [1,5 puntos]

Enunciado: Problema 4 · Física PAU Aragón Ordinaria 2022

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) Enuncia y explica la ley de gravitación universal.

Solución: F⃗=−GMmr2u⃗r\vec{F} = -G\frac{M m}{r^2}\vec{u}_r

b) La energía mecánica de la sonda

Solución: −3,89⋅108-3{,}89\cdot 10^8 J / −389-389 MJ

b) La velocidad orbital de la sonda

Solución: 16101610 m/s / 1,611{,}61 km/s

b) La velocidad de escape de la atracción lunar desde esa posición

Solución: 22772277 m/s / 2,282{,}28 km/s

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