Pregunta 2 · Física PAU Asturias Extraordinaria 2025

Tema: Planetas y satélites: gravedad, órbitas y velocidad de escape · Del examen Extraordinaria (2025)

Enunciado

El planeta Urano tiene una masa de 8.68⋅1025 kg8.68\cdot 10^{25}\text{ kg} y el valor de la aceleración de la gravedad en su superficie es de 8.9 m s−28.9\text{ m s}^{-2}. Calcula:

a)

El radio medio de Urano y la velocidad de escape en su superficie.

b)

Si se deja caer una piedra desde una altura de 1 m1\text{ m} sobre la superficie del planeta, ¿cuál será su velocidad al chocar con la superficie?

Nota: Cualquier expresión aproximada que sea utilizada sobre la variación de la energía de la piedra, o la aceleración a la que está sometida en su movimiento, debe ser justificada.

Enunciado: Pregunta 2 · Física PAU Asturias Extraordinaria 2025

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) Calcula el radio medio de Urano.

Solución: 2.55⋅107 m2.55\cdot 10^7\text{ m} / 2.55⋅104 km2.55\cdot 10^4\text{ km}

a) Calcula la velocidad de escape en la superficie de Urano.

Solución: 21.31⋅103 m/s21.31\cdot 10^3\text{ m/s} / 21309.23 m/s21309.23\text{ m/s} / 21.31 km/s21.31\text{ km/s}

b) ¿Cuál será la velocidad de la piedra al chocar con la superficie?

Solución: 4.22 m/s4.22\text{ m/s}

b) Justificación de la aproximación utilizada en el cálculo de la velocidad de la piedra.

Solución: Dado que RU≫hR_U \gg h (2.55⋅107 m≫1 m2.55\cdot 10^7\text{ m} \gg 1\text{ m}), la variación del campo gravitatorio a lo largo de esa distancia es completamente despreciable y puede considerarse un campo uniforme con g=8.9 m/s2g = 8.9\text{ m/s}^2, de modo que ΔEp=mgh\Delta E_p = mgh y vf=2ghv_f = \sqrt{2gh}.

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