Problema 1 · Física PAU Aragón Extraordinaria 2024

Tema: Campo gravitatorio: satélites, órbitas, Kepler y energía · Del examen Extraordinaria (2024)

Enunciado

1. (2,5 puntos) El satélite meteorológico Flexible Combined Imager, con una masa de 2000 kg2000\text{ kg}, fue lanzado por la Agencia Europea del Espacio el 13 de diciembre de 2022 y está revolucionando la predicción meteorológica en Europa.

a)

¿Qué energía hubo que transmitirle para ponerlo en órbita circular a una altitud de 36.000 km36.000\text{ km}, despreciando la energía cinética inicial? (1 punto)

b)

¿Cuáles serán su velocidad y su periodo una vez en órbita? (1,5 puntos)

Datos:

Constante de gravitación universal: G=6,67⋅10−11 N⋅m2/kg2G = 6{,}67\cdot 10^{-11}\text{ N}\cdot\text{m}^2/\text{kg}^2

Radio de la Tierra: RT=6370 kmR_T = 6370\text{ km}

Masa de la Tierra: MT=5,972⋅1024 kgM_T = 5{,}972\cdot 10^{24}\text{ kg}

Enunciado: Problema 1 · Física PAU Aragón Extraordinaria 2024

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) ¿Qué energía hubo que transmitirle para ponerlo en órbita circular a una altitud de 36.000 km, despreciando la energía cinética inicial?

Solución: 1,15⋅1011 J1{,}15\cdot 10^{11}\text{ J} / 1,15⋅108 kJ1{,}15\cdot 10^{8}\text{ kJ}

b) Velocidad orbital una vez en órbita

Solución: 3066,15 m/s3066{,}15\text{ m/s} / 3,07 km/s3{,}07\text{ km/s}

b) Periodo orbital una vez en órbita

Solución: 86840 s86840\text{ s} / 24,12 h24{,}12\text{ h}

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