Ejercicio 1 · Física PAU Cantabria Extraordinaria 2024

Tema: Campo gravitatorio de masas puntuales · Del examen Extraordinaria (2024)

Enunciado

Bloque 1

Ejercicio 1. [2,5 PUNTOS] Dos masas puntuales iguales, m1=m2=20 kgm_1 = m_2 = 20\text{ kg}, están situadas en los puntos (3,0) m(\sqrt{3}, 0)\text{ m} y (−3,0) m(-\sqrt{3}, 0)\text{ m} respectivamente.

a)

[1 PUNTO] Hallar el campo gravitatorio y el potencial gravitatorio creado por ambas masas en el punto P(0,1) mP(0, 1)\text{ m}.

b)

[1 PUNTO] Calcular el trabajo realizado por el campo gravitatorio creado por m1m_1 y m2m_2, para mover una tercera masa m3=5 kgm_3 = 5\text{ kg}, del punto PP al punto Q(0,2) mQ(0, 2)\text{ m}.

c)

[0,5 PUNTOS] Razonar brevemente el significado físico del signo del trabajo obtenido en el apartado b).

Enunciado: Ejercicio 1 · Física PAU Cantabria Extraordinaria 2024

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) Hallar el campo gravitatorio creado por ambas masas en el punto P(0, 1) m

Solución: −3,34⋅10−10-3{,}34\cdot 10^{-10} N/kg / −3,34⋅10−10-3{,}34\cdot 10^{-10} m/s²

a) Hallar el potencial gravitatorio creado por ambas masas en el punto P(0, 1) m

Solución: −1,334⋅10−9-1{,}334\cdot 10^{-9} J/kg

b) Calcular el trabajo realizado por el campo gravitatorio para mover una tercera masa m3 = 5 kg de P a Q(0, 2) m

Solución: −1,63⋅10−9-1{,}63\cdot 10^{-9} J

c) Razonar brevemente el significado físico del signo del trabajo obtenido en el apartado b)

Solución: El trabajo realizado por el campo gravitatorio es negativo (W<0W < 0), lo que significa que el movimiento se realiza en contra de las fuerzas del campo gravitatorio. Por tanto, el desplazamiento no es espontáneo y requiere la acción de una fuerza externa para llevar la masa de P a Q, aumentando la energía potencial del sistema.

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