CN2M OA 14
Explicar cualitativamente por medio de las leyes de Kepler y la de gravitación universal de Newton:
- El origen de las mareas.
- La formación y dinámica de estructuras cósmicas naturales, como el sistema solar y sus componentes, las estrellas y las galaxias.
- El movimiento de estructuras artificiales como sondas, satélites y naves espaciales.
Textos Escolares oficiales 2022
Física 1° y 2° Medio, Ediciones Malva, Guía didáctica del docente Tomo 3
Física 1º y 2° Medio, Ediciones Malva, Guía didáctica del docente Tomo 4
Actividades
Imágenes y multimedia
PriorizaciónUnidad 4
Indicadores
Indicadores unidad 4
- Explican cualitativamente, con las leyes de Kepler, las características del movimiento de los cuerpos del sistema solar.
- Explican cualitativamente el fenómeno de las mareas con la ley de gravitación universal.
- Explican cualitativamente, con la ley de gravitación universal, el movimiento de traslación que ocurre en sistemas planetarios, satelitales, galácticos y de estructuras artificiales espaciales, entre otros.
- Describen la formación de estructuras cósmicas, como planetas, estrellas, sistemas estelares y galaxias, entre otras, a partir del colapso gravitacional.
- Explican las ventajas y desventajas de los campos gravitacionales en la navegación espacial y en la instalación de sondas y satélites, entre otros dispositivos tecnológicos.
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Preguntas
El Sol según Kepler
Enunciado
Observa el siguiente esquema:
Según la primera Ley de Kepler, el Sol se debería ubicar en el:
Alternativas
A) Foco 1.
B) Foco 2.
C) Centro.
D) Afelio.
Influencia en el campo gravitatorio
Enunciado
Los satélites geoestacionarios son satélites artificiales que se encuentran en órbita sobre el ecuador terrestre, con un período orbital igual al período de rotación de la Tierra, es decir, permanecen inmóviles sobre un determinado punto sobre nuestro globo. Este tipo de satélites es utilizado principalmente para las telecomunicaciones. Para que este satélite se mantenga en la órbita correcta se deben realizar cálculos muy precisos y tener en cuenta los cuerpos celestes que afecten su órbita. Ordena de mayor a menor influencia que tiene el campo gravitatorio de los siguientes cuerpos celestes sobre un satélite geoestacionario.
I. La Tierra
II. La Luna
III. Marte
Alternativas
A) Luna - Tierra - Marte
B) Tierra - Luna - Marte
C) Luna - Marte - Tierra
D) Tierra - Marte - Luna
Ley de Gravitación Universal
Enunciado
La ley de gravitación universal ha permitido tener una mejor comprensión sobre el universo y el movimiento de los objetos que se encuentran bajo la acción de campos gravitatorios. Este conocimiento ha permitido enviar personas a la Luna, sondas espaciales a otros planetas y cometas. ¿Cuál es la principal ventaja de los campos gravitatorios en la navegación espacial?
Alternativas
A) Se pueden utilizar para recrear las mismas condiciones existentes en el planeta Tierra pero dentro de la nave espacial.
B) Se pueden utilizar para dar impulsos gravitacionales y acelerar las naves espaciales a grandes velocidades.
C) Se pueden utilizar para estudiar las ondas gravitacionales y así poder establecer las características del espacio-tiempo.
D) Se pueden utilizar como lentes gravitacionales para comprobar la teoría general de la relatividad de Albert Einstein.
Ley de Kepler
Enunciado
En términos no matemáticos, ¿qué dice la tercera ley de Kepler?
Alternativas
A) El Sol está en el centro de las órbitas planetarias.
B) Los planetas que se mueven lento están cerca del Sol.
C) Los planetas cerca del Sol tienen períodos más cortos que los que están lejos.
D) Un planeta se mueve más rápido cuando está cerca del Sol que cuando está lejos.
Movimiento de la Tierra según la masa
Enunciado
María José se encuentra estudiando junto a su compañero Andrés los efectos de la fuerza de gravedad sobre el movimiento de los planetas del sistema solar y le formula la siguiente pregunta a Andrés. ¿Qué sucedería con el movimiento del planeta Tierra si su masa disminuyera a la mitad? Si Andrés responde correctamente la pregunta de María José, ¿cuál de las siguientes respuestas dio Andrés?
Alternativas
A) El Sol la atraería con menor fuerza, sin embargo conservaría su trayectoria alrededor del Sol.
B) El Sol la atraería con mayor fuerza hacia él y la dejaría con una órbita menor comprendida entre venus y mercurio.
C) El Sol la atraería con mayor fuerza haciendo que saliera del plano orbital en forma tangencial a su trayectoria.
D) La Luna la atraería con mayor fuerza produciendo un cambio en la trayectoria de la Tierra alrededor del Sol.
Velocidad y tiempo al recorrer planeta
Enunciado
En la siguiente imagen se muestra el arco recorrido por un planeta cuando pasa próximo al Sol (perihelio), y el arco descrito por el planeta cuando este se mueve más lejos del Sol (afelio).
Si las áreas subtendidas por dichos arcos son iguales, es decir A1=A2, ¿cómo serán, comparativamente, las velocidades del planeta al recorrer cada uno de ellos, y los tiempos empleados en hacerlo?
Alternativas
A) V1=V2 y t1>t2
B) V1>V2 y t1=t2
C) V1<V2 y t1=t2
D) V1<V2 y t1<t2
Módulo de atracción gravitacional
Enunciado
Suponga que se encuentra en presencia de dos cuerpos idénticos de masa 1 kg separados por una distancia de 1 m. Si la constante de gravitación universal corresponde a G ¿cómo se determina el módulo de la atracción gravitacional entre ellos?
Alternativas
A) Menor que G.
B) Mayor que G.
C) Igual a G.
D) Nula.
Objetos orbitando nuestro planeta
Enunciado
En la siguiente tabla se encuentran diferentes objetos que en este mismo momento se encuentran orbitando nuestro planeta. Al lado de cada objeto se encuentra su respectiva masa medida respecto a la masa de un humano promedio (M$_h$) y la distancia a la que se encuentra orbitando la Tierra.
| Objeto | Masa | Radio |
| Basura espacial | 10$^2$ M$_h$ | 10$^2$ Km |
| Luna |
10$^{21}$ M$_h$ |
10$^5$ Km |
| Estación espacial | 10$^5$ M$_h$ | 10$^3$ Km |
| Satélite | 10$^3 M_h$ | 10$^3$ Km |
A partir de la ley de gravitación universal ¿en cuál de las siguientes alternativas los objetos se encuentran ordenados de forma decreciente según la magnitud de la fuerza gravitacional ejercida sobre ellos?
Alternativas
A) Basura espacial satélite estación espacial y luna.
B) Basura espacial estación espacial satélite y luna.
C) Luna estación espacial basura espacial y satélite.
D) Luna estación espacial satélite y luna.
Dos satélites orbitando nuestro planeta
Enunciado
Dos satélites idénticos A y B orbitan nuestro planeta. El satélite B se mueve en una órbita circular con un radio tres veces mayor que el satélite A. ¿Cuál es la rapidez orbital del satélite A respecto de la del satélite B?
Alternativas
A) v$_{A}$ = $\frac{1}{\sqrt{3}}$ v$_B$
B) v$_{A}$ = $\frac{1}{3}$ v$_B$
C) v$_{A}$ = v$_B\sqrt{3}$
D) v$_{A}$ = $\frac{1}{9}$ v$_B$
Un cohete orbitando un planeta
Enunciado
Un cohete está orbitando un planeta a una distancia r medida desde el centro de éste. ¿Cuál de los siguientes diagramas indica de forma correcta el sentido de la velocidad y la aceleración del cohete?
Alternativas
A)
B)
C)
D)
La Tierra órbitando alrededor del Sol
Enunciado
La Tierra tarda 1 año en completar una órbita completa alrededor del Sol. En el contexto de las leyes de Kepler suponga que la masa de la tierra se duplicara ¿cuánto tardaría en completar su órbita al Sol?
Alternativas
A) 2 años
B) 1 año
C) 6 meses
D) 3 meses
Leyes de Kepler
Enunciado
Tanto las leyes de Kepler como la ley de gravitación universal describen y explican como se comportan los objetos de masa pequeña en comparación con la del objeto el cual orbitan. Sin embargo también es posible estudiar fenómenos más acotados que vemos en nuestra vida cotidiana acá en la Tierra. En este sentido ¿cuál(es) de los siguientes enunciados es (son) correcto(s)?
I. La fuerza de gravedad entre la Tierra y una persona situada en la cima de los Alpes es diferente a la que si estuviera en el fondo oceánico.
II. Las estaciones climáticas se pueden explicar a partir de las leyes de Kepler calculando el periodo orbital de la Tierra.
III. Las mareas son un efecto que se puede estudiar a partir de la interacción gravitacional entre la Luna - Tierra y sol - Tierra.
Alternativas
A) Solo I
B) Solo II
C) Solo II y III
D) Solo I y III
Órbitas elípticas de los planetas
Enunciado
Respecto a las órbitas elípticas de los planetas ¿cuál(es) de las siguientes afirmaciones es (son) verdadera(s)?
I. Los planetas se mueven más rápido cuando están más lejos del Sol.
II. Para todos los planetas un foco de la órbita está ocupado por el Sol.
III. Todos los planetas orbitan en torno al Sol aproximadamente en un mismo plano.
Alternativas
A) Solo I
B) Solo II
C) Solo III
D) Solo II y III
El Sol
Enunciado
¿El Sol es un ejemplo de?
Alternativas
A. un cometa.
B. un planeta.
C. una galaxia.
D. una estrella.
