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Campo y potencial gravitatorio
Castilla y León · 2025 · Junio
Enunciado
La intensidad de campo gravitatorio en la superficie de cierto exoplaneta tiene un valor de . Sabiendo que el radio del exoplaneta es veces el radio de la Tierra, calcule:
a) (1 punto) El peso en dicho exoplaneta de un objeto cuyo peso en la Tierra es de .
b) (1 punto) La velocidad de escape desde la superficie del exoplaneta.
Datos (de la tabla de constantes del examen): ; .
a) (1 punto) El peso en dicho exoplaneta de un objeto cuyo peso en la Tierra es de .
b) (1 punto) La velocidad de escape desde la superficie del exoplaneta.
Datos (de la tabla de constantes del examen): ; .
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Resultado
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1
Estrategia
La masa del objeto es la misma en los dos planetas; el peso es , así que los pesos están en la misma proporción que las gravedades de superficie.
La velocidad de escape sale de la conservación de la energía mecánica: la energía cinética de salida debe bastar para llegar al infinito con velocidad nula. Escrita con la gravedad de superficie, , y no hace falta calcular la masa del exoplaneta.
La velocidad de escape sale de la conservación de la energía mecánica: la energía cinética de salida debe bastar para llegar al infinito con velocidad nula. Escrita con la gravedad de superficie, , y no hace falta calcular la masa del exoplaneta.
2
Desarrollo
a) La masa del objeto se obtiene de su peso en la Tierra:y su peso en el exoplaneta es:Pesa algo menos que en la Tierra, porque la gravedad en la superficie es un poco menor.
b) Para escapar, el objeto debe llegar al infinito () con velocidad nula, es decir, con energía mecánica nula. Conservando la energía entre la superficie y el infinito:Como en la superficie , se tiene y la expresión queda:con :Es mayor que la de la Tierra (): con una gravedad en la superficie parecida, el radio es mayor, así que el potencial en la superficie, , es más negativo y hace falta más energía para escapar.
b) Para escapar, el objeto debe llegar al infinito () con velocidad nula, es decir, con energía mecánica nula. Conservando la energía entre la superficie y el infinito:Como en la superficie , se tiene y la expresión queda:con :Es mayor que la de la Tierra (): con una gravedad en la superficie parecida, el radio es mayor, así que el potencial en la superficie, , es más negativo y hace falta más energía para escapar.
3
Consejo
La velocidad de escape no depende de la masa del objeto: sale de igualar su energía cinética a la energía potencial que tiene que vencer, y la se va.
Cuando te den en la superficie y no la masa del planeta, usa : te ahorras pasos y errores con las potencias de diez.
Paso 1 de 3
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