Problema 4 · Física PAU Extremadura Extraordinaria 2024

Tema: Campo gravitatorio: campo, potencial, satélites y energía orbital · Del examen Extraordinaria (2024)

Enunciado

Una masa de 8 kg8\text{ kg} está situada en el origen de coordenadas. Calcula, teniendo en cuenta que las distancias están expresadas en metros:

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

a)

[0,75 puntos] La intensidad del campo gravitatorio en el punto de coordenadas (2,1)(2,1), indicando su carácter vectorial.

b)

[0,25 puntos] La fuerza con que la masa de 8 kg8\text{ kg} atraería a otra masa de 2 kg2\text{ kg} situada en dicho punto (2,1)(2,1).

c)

[0,5 puntos] La energía potencial de dicha masa de 2 kg2\text{ kg}.

d)

[0,5 puntos] El trabajo realizado por la fuerza gravitatoria al trasladar la masa de 2 kg2\text{ kg} desde el punto de coordenadas (2,1)(2,1) al punto de coordenadas (1,1)(1,1).

Enunciado: Problema 4 · Física PAU Extremadura Extraordinaria 2024

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) Módulo de la intensidad del campo gravitatorio en el punto de coordenadas (2,1)

Solución: 1,07⋅10−101{,}07\cdot 10^{-10} N/kg / 1,07⋅10−101{,}07\cdot 10^{-10} m/s²

a) Vector intensidad del campo gravitatorio en el punto de coordenadas (2,1)

Solución: −9,55⋅10−11i⃗−4,77⋅10−11j⃗ N/kg-9{,}55\cdot 10^{-11}\vec{i} - 4{,}77\cdot 10^{-11}\vec{j}\text{ N/kg}

b) La fuerza con que la masa de 8 kg atraería a otra masa de 2 kg

Solución: 2,13⋅10−102{,}13\cdot 10^{-10} N

c) La energía potencial de dicha masa de 2 kg

Solución: −4,77⋅10−10-4{,}77\cdot 10^{-10} J

d) El trabajo realizado por la fuerza gravitatoria al trasladar la masa de 2 kg desde (2,1) al punto (1,1)

Solución: −2,78⋅10−10-2{,}78\cdot 10^{-10} J

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