FísicaFácil2 pts

Campo y potencial gravitatorio

Extremadura · 2021 · Julio
Enunciado
Diga si la siguiente frase es CIERTA o FALSA y razone la respuesta: “La intensidad del campo gravitatorio en un planeta cuya masa es el doble que la de la Tierra y tiene el mismo radio será 4 veces el campo gravitatorio terrestre” (Calificación, 2 puntos).
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Resultado
  FALSA:gp=2 gT  \boxed{\;\text{FALSA:}\quad g_p = 2\,g_T\;}
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Estrategia

La intensidad del campo gravitatorio en la superficie de un planeta es g0=GM/R2g_0 = GM/R^2: proporcional a la masa e inversamente proporcional al cuadrado del radio. Basta dividir la expresión del planeta entre la de la Tierra.
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Desarrollo

Falsa. El campo en la superficie del planeta es el doble del terrestre, no cuatro veces.

En la superficie de un planeta esférico de masa MM y radio RR, la intensidad del campo gravitatorio valeg0=GMR2g_0 = \frac{G M}{R^2}Para la Tierra, gT=GMTRT2g_T = \dfrac{G M_T}{R_T^2}. Para el planeta, con Mp=2MTM_p = 2M_T y Rp=RTR_p = R_T:gp=GMpRp2=G (2MT)RT2=2 GMTRT2g_p = \frac{G M_p}{R_p^2} = \frac{G\,(2M_T)}{R_T^2} = 2\,\frac{G M_T}{R_T^2}Y el cociente:gpgT=MpMT⋅(RTRp)2=2⋅12=2\frac{g_p}{g_T} = \frac{M_p}{M_T}\cdot\left(\frac{R_T}{R_p}\right)^2 = 2\cdot 1^2 = 2El campo depende linealmente de la masa: si la masa se duplica y el radio no cambia, el campo se duplica. Y no solo en la superficie: a cualquier distancia rr del centro, fuera del planeta, g=GM/r2g = GM/r^2, así que a la misma distancia el campo del planeta es siempre el doble del terrestre. El factor 4 aparecería si lo que se redujera a la mitad fuese el radio (con la misma masa), porque el radio va al cuadrado. Con el valor terrestre, gp=2⋅9,8=19,6 m/s2g_p = 2\cdot 9{,}8 = 19{,}6\ \text{m/s}^2.
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Consejo

Escribe siempre la fórmula y haz el cociente: así no confundes qué magnitud va al cuadrado. En g=GM/R2g = GM/R^2 la masa va a la primera potencia y el radio, al cuadrado.
Paso 1 de 3
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