Problema 7 · Física PAU Castilla-La Mancha Extraordinaria 2021

Tema: Campo gravitatorio: satélites, órbitas y energía · Del examen Extraordinaria (2021)

Enunciado

7. Dos satélites artificiales idénticos están en órbita circular alrededor de la Tierra, siendo r1r_1 y r2r_2 los respectivos radios de sus órbitas (r1>r2r_1 > r_2). Razona cuál de los dos tiene mayor energía mecánica.

Enunciado: Problema 7 · Física PAU Castilla-La Mancha Extraordinaria 2021

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

Satélite con mayor energía mecánica:

Solución: Satélite 1 / El 1 / 1

Justificación razonada:

Solución: La energía mecánica de un satélite en órbita circular de radio rr es E=Ec+Ep=12mv2−GMmrE = E_c + E_p = \frac{1}{2}mv^2 - \frac{GMm}{r}. Como la fuerza gravitatoria actúa de fuerza centrípeta, GMmr2=mv2r⇒mv2=GMmr\frac{GMm}{r^2} = \frac{mv^2}{r} \Rightarrow mv^2 = \frac{GMm}{r}. Sustituyendo, E=−GMm2rE = -\frac{GMm}{2r}. Como r1>r2r_1 > r_2, el valor negativo de E1E_1 es menor en valor absoluto, por lo que E1>E2E_1 > E_2.

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