Problema 1 · Física PAU Aragón Extraordinaria 2023
Tema: Campo gravitatorio: satélites, órbitas, Kepler y energía · Del examen Extraordinaria (2023)
Enunciado
1. (2,5 puntos) Un satélite de se encuentra en órbita circular alrededor de la Tierra a una altura de sobre la superficie.
a)
Calcula el campo gravitatorio de la Tierra a dicha altura y la Energía Mecánica del satélite. (0,75 puntos)
b)
Suponiendo una órbita circular, ¿Cuál es el periodo de la órbita del satélite alrededor de la Tierra? (0,95 puntos)
c)
Explica el concepto de Energía potencial gravitatoria y da su expresión para una masa que orbita a una distancia de otra masa . (0,8 puntos)
Datos:
Radio de la Tierra: , cte. de Gravitación universal: , Masa de la Tierra: .

Solución
Según los criterios oficiales de corrección
Calcula el campo gravitatorio de la Tierra a dicha altura
Solución: 8,23 m/s² / 8,23 N/kg
y la Energía Mecánica del satélite.
Solución: -2,29·10⁹ J / -2,29·10⁶ kJ
b) ¿Cuál es el periodo de la órbita del satélite alrededor de la Tierra?
Solución: 5775,59 s / 1,6 h
c) Explica el concepto de Energía potencial gravitatoria y da su expresión para una masa m que orbita a una distancia r de otra masa M.
Solución: La energía potencial gravitatoria es la energía que posee un objeto por estar en las cercanías de otro, simplemente por tener ambos cierta masa. Su expresión es , donde es la constante de gravitación universal, y son las masas y la distancia entre sus centros. Las masas se miden en kg, la distancia en m y la constante de gravitación en .
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