FísicaFácil2 pts

Campo y potencial gravitatorio

Extremadura · 2019 · Julio · Opción B
Enunciado
Diga si la siguiente frase es CIERTA o FALSA y razone la respuesta: «Si la intensidad del campo gravitatorio en la superficie de la Tierra es 9,8 N/kg entonces a una altura sobre dicha superficie igual al radio de la Tierra la intensidad será 4,9 N/kg».
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Resultado
Falsa. A una altura igual al radio terrestre, r=2RTr = 2R_T y g=g0/4=2,45 N/kgg = g_0/4 = 2{,}45\ \text{N/kg}.
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
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Estrategia

La intensidad del campo gravitatorio disminuye con el cuadrado de la distancia al centro de la Tierra, no de forma proporcional a ella. A una altura igual al radio terrestre la distancia al centro se duplica, así que el campo se divide entre cuatro, no entre dos.
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Desarrollo

La frase es FALSA.

La intensidad del campo gravitatorio que crea la Tierra (masa MTM_T) a una distancia rr de su centro, fuera de ella, es:g=G MTr2g = \frac{G\,M_T}{r^2}En la superficie, r=RTr = R_T:g0=G MTRT2=9,8 N/kgg_0 = \frac{G\,M_T}{R_T^2} = 9{,}8\ \text{N/kg}A una altura h=RTh = R_T sobre la superficie, la distancia al centro es r=RT+h=2RTr = R_T + h = 2R_T:g=G MT(2RT)2=14 G MTRT2=g04=9,84=2,45 N/kgg = \frac{G\,M_T}{(2R_T)^2} = \frac14\,\frac{G\,M_T}{R_T^2} = \frac{g_0}{4} = \frac{9{,}8}{4} = 2{,}45\ \text{N/kg}El valor correcto es 2,45 N/kg2{,}45\ \text{N/kg}, la cuarta parte del de la superficie, y no 4,9 N/kg4{,}9\ \text{N/kg}. La frase sería cierta si el campo disminuyera de forma inversamente proporcional a la distancia (1/r1/r), que es como varía el potencial gravitatorio, no el campo.
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Consejo

La altura se mide desde la superficie, pero la ley de gravitación usa la distancia al centro: con h=RTh = R_T, la distancia es 2RT2R_T.

El campo va como 1/r21/r^2 y el potencial como 1/r1/r: si rr se duplica, gg se divide entre 4 y VV entre 2.
Paso 1 de 3
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