Ejercicio 5 · Física PAU Cantabria Extraordinaria 2023

Tema: Campo gravitatorio de masas puntuales · Del examen Extraordinaria (2023)

Enunciado

Un cuerpo de masa 8×108 kg8\times 10^8\text{ kg} se encuentra fijado en el punto (100,0) m(100, 0)\text{ m} de un cierto sistema de referencia. Otro cuerpo de masa 2×108 kg2\times 10^8\text{ kg} se encuentra fijado en el punto (0,50) m(0, 50)\text{ m}.

a)

Calcular y representar gráficamente el vector campo gravitatorio debido a los dos cuerpos en el punto (0,0) m(0, 0)\text{ m}.

b)

Calcular el potencial gravitatorio debido a los dos cuerpos en los puntos (0,0) m(0, 0)\text{ m} y (100,50) m(100, 50)\text{ m}.

c)

Calcular el trabajo realizado por el campo gravitatorio sobre una masa de 104 kg10^4\text{ kg} cuando se desplaza desde el punto (0,0) m(0, 0)\text{ m} hasta el punto (100,50) m(100, 50)\text{ m}.

Enunciado: Ejercicio 5 · Física PAU Cantabria Extraordinaria 2023

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) Vector campo gravitatorio en el punto (0, 0) m

Solución: 5,34·10^-6 i + 5,34·10^-6 j N/kg

b) Potencial gravitatorio en el punto (0, 0) m

Solución: -0,8004 J/kg

b) Potencial gravitatorio en el punto (100, 50) m

Solución: -1,2006 J/kg

c) Trabajo realizado por el campo gravitatorio sobre la masa de 10^4 kg

Solución: 4002 J / 4,002 kJ

Representación gráfica del vector campo gravitatorio

Solución: Dos vectores perpendiculares que parten de (0,0): g1 apuntando en el sentido positivo del eje X y g2 en el sentido positivo del eje Y, de igual longitud, y el vector resultante g formando 45° con ambos ejes.

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