Energías Gravitatorias



Documentos relacionados
Las órbitas de los planetas son elípticas, ocupando el Sol uno de sus focos.

G = 6' N.m 2 /kg 2

EXAMEN FÍSICA 2º BACHILLERATO TEMA 1: CAMPO GRAVITATORIO

1.- Todo planeta que gira alrededor del Sol describiendo una órbita elíptica, en la cual el Sol ocupa una de los focos. Sol

Unidad S.I. F=- G. M. m/r 2. ur F Fuerza N G Constante de gravitación universal N.m 2 /kg 2 M masa kg m masa kg r Distancia entre las dos masas m

INTERACCIÓN GRAVITATORIA

EL MÉTODO DE LA BISECCIÓN

m A 11 N m 2 kg -2. Masa de la Tierra = 5,98 x kg; R T = 6,37 x 10 6 m.

Problemas de Física 1 o Bachillerato

_ Antología de Física I. Unidad II Vectores. Elaboró: Ing. Víctor H. Alcalá-Octaviano

Clases de apoyo de matemáticas Fracciones y decimales Escuela 765 Lago Puelo Provincia de Chubut

Electrostática: ejercicios resueltos

TRABAJO Y ENERGÍA; FUERZAS CONSERVATIVAS Y NO CONSERVATIVAS

GRAVITACIÓN UNIVERSAL

Subcomisión de materia de Física de 2º De Bachillerato Coordinación P.A.U

Fortalecimiento de la Enseñanza de las Ciencias Naturales en la Educación Secundaria. -Córdoba-

APLICACIONES DE LA DERIVADA

5, c 6 - 9,97.10 J

Tema 1: Campo gravitatorio

Ecuación ordinaria de la circunferencia

1. Hallar a qué velocidad hay que realizar un tiro parabólico para que llegue a una altura máxima de 100 m si el ángulo de tiro es de 30 o.

Las leyes de Kepler y la ley de la Gravitación Universal

El ímpetu de un cuerpo es el producto de la masa del cuerpo por su vector velocidad

Observaciones del profesor:

Relación de energía cinética y potencial con el trabajo

INTRODUCCIÓN A VECTORES Y MAGNITUDES

LONGITUD MASA TIEMPO AREA VOLUMEN, ETC AREA VOLUMEN VELOCIDAD ACELERACION, ETC LONGITUD MASA TIEMPO, ETC DESPLAZAMIENTO VELOCIDAD ACELERACION, ETC

Ejercicios resueltos de cinemática

Opción A. Ejercicio 1. Respuesta. E p = 1 2 mv 2. v max = 80 = 8, 9( m s ).

CÁLCULO DIFERENCIAL E INTEGRAL I EVALUACIÓN DE RECUPERACIÓN E0100

Mecánica Racional 20 TEMA 3: Método de Trabajo y Energía.

MICROECONOMÍA II PRÁCTICA TEMA III: MONOPOLIO

mcd y mcm Máximo Común Divisor y Mínimo Común múltiplo José de Jesús Angel Angel jjaa@math.com.mx

= h = h = m

1. a) Leyes de Kepler. b) Demuestra la tercera ley de Kepler a partir de la ley de gravitación universal de Newton para una órbita circular.

MOMENTO ANGULAR Y TORCAS COMO VECTORES

Alternativamente, los vectores también se pueden poner en función de los vectores unitarios:

TRABAJO Y ENERGÍA. W = F d [Joule] W = F d cos α. Donde F y d son los módulos de la fuerza y el desplazamiento, y α es el ángulo que forman F y d.

Vectores no colineales.

Un Apunte de Funciones "Introducción al Cálculo Dif. e Int."

Selectividad Septiembre 2009 SEPTIEMBRE Opción A

Nivelación de Matemática MTHA UNLP 1. Vectores

FÍSICA 2º DE BACHILLERATO Problemas: CAMPO ELÉCTRICO NOVIEMBRE.2011

Resolución de problemas. Temas: VOR e ILS

b) Para encontrar los intervalos de crecimiento y decrecimiento, hay que derivar la función. Como que se trata de un cociente, aplicamos la fórmula:

VECTORES. Se representa gráficamente por medio de una flecha, por ejemplo: Todos los vectores poseen las siguientes características:

TIEMPO -DÍAS -HORAS CONCEPTO GENERAL DEL TIEMPO

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL

PRUEBA ESPECÍFICA PRUEBA 2014

Dinámica. Fuerza es lo que produce cualquier cambio en la velocidad de un objeto. Una fuerza es lo que causa una aceleración

JOSÉ PERAZA, FÍSICA 2 JOSÉ PERAZA, FÍSICA 2 JOSÉ PERAZA, FÍSICA 2 Energía Potencial eléctrica

Experimento 7 MOMENTO LINEAL. Objetivos. Teoría. Figura 1 Dos carritos sufren una colisión parcialmente inelástica

XXII OLIMPIADA DE LA FÍSICA- FASE LOCAL- Febrero 2011 UNIVERSIDAD DE CASTILLA-LA MANCHA

VECTORES: VOCABULARIO 1. Abscisa de un punto. 2. Ordenada de un punto. 3. Concepto de vector. 4. Coordenadas o componentes de un vector. 5.

5 Operaciones. con polinomios P I E N S A Y C A L C U L A A P L I C A L A T E O R Í A. 1. Polinomios. Suma y resta

Las ecuaciones que nos dan la posición (x) de la partícula en función del tiempo son las siguientes: ( )

Te damos los elementos básicos de los vectores para que puedas entender las operaciones básicas.

Errores. La arista de un cubo variable crece a razón de 3 cm/s. Con qué rapidez está creciendo el volumen cuando la arista tiene 10 cm de longitud?

Matemáticas para la Computación

Tutorial de Subneteo Clase A, B - Ejercicios de Subnetting CCNA 1

TEMA 8: TRAZADOS GEOMÉTRICOS

Tema 3. Fundamentos de Máquinas

Definición de vectores

ESTÁTICA 2. VECTORES. Figura tomada de

Colegio : Liceo Miguel de Cervantes y Saavedra Dpto. Física (3 ero Medio) Profesor: Héctor Palma A.

CAPÍTULO 1. PROPAGACIÓN DE LAS ONDAS PLANAS UNIFORMES

TRABAJO Y ENERGÍA - EJERCICIOS

3. Una pelota se lanza desde el suelo hacia arriba. En un segundo llega hasta una altura de 25 m. Cuál será la máxima altura alcanzada?

ELEMENTOS DEL MOVIMIENTO

PROBLEMAS Física 2º Bachillerato CAMPO GRAVITATORIO

Capítulo 1. Mecánica

ALGEBRA DE VECTORES Y MATRICES VECTORES

Álgebra Vectorial. Principios de Mecánica. Licenciatura de Física. Curso

GUÍA MAGNITUDES FÍSICAS SEGUNDO AÑO

Guía Gravitación y Leyes de Kepler.

FÍSICA I PRÁCTICA 1 DIAGRAMAS DE CUERPO LIBRE. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE EL SALVADOR ESCUELA DE FORMACIÓN BÁSICA. OBJETIVOS DEL APRENDIZAJE:

VI Olimpiada de Informática del estado de Guanajuato Solución Examen Teórico

FÍSICA 10 GRADO ELVER ANTONIO RIVAS CÓRDOBA ENERGÍA.

EJERCICIOS DE TRABAJO, POTENCIA Y ENERGÍA. CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA. 4º E.S.O.

PROPORCIONALIDAD - teoría

POLINOMIOS. División. Regla de Ruffini.

Se introduce en la Ventana de Álgebra la expresión cuya primitiva queremos calcular. Con la expresión seleccionada

ASPECTOS GENERALES PARA LA SOLUCIÓN DE PROBLEMAS RELACIONADOS CON LA CONDUCCIÓN TRANSITORIA.

Funciones vectoriales de variable vectorial. Son aplicaciones entre espacios eucĺıdeos, IR n, f : X IR n Y IR m

Traslaciones, Homotecias, Giros y Simetrías

SUMA Y RESTA DE VECTORES

Tema 1: Fundamentos de lógica, teoría de conjuntos y estructuras algebraicas: Apéndice

MATERIA Y ENERGÍA (Física)

CAPÍTULO 10 Aplicaciones de la Derivada a Funciones Económicas

Ejercicios Resueltos del Tema 4

Ejercicios resueltos de movimiento circular uniformemente acelerado

FÍSICA 2º BACHILLERATO EL OSCILADOR ARMÓNICO. PROBLEMAS RESUELTOS

Examen de Física I. Dinámica, Energía, Leyes de Kepler, L.G.U. Soluciones

d s = 2 Experimento 3

IES Menéndez Tolosa. La Línea de la Concepción. 1 Es posible que un cuerpo se mueva sin que exista fuerza alguna sobre él?

TRABAJO Y ENERGÍA. Campos de fuerzas

Leyes de movimiento. Leyes del movimiento de Newton. Primera ley de Newton o ley de la inercia. Segunda ley de Newton

Cualquier número de cualquier base se puede representar mediante la siguiente ecuación polinómica:

APUNTES DE FÍSICA Y QUÍMICA

Transcripción:

> ENERGÍA POTENCIAL GRAVITATORIA A) CONCEPTO DE ENERGÍA POTENCIAL GRAVITATORIA La energía potencial gravitatoria (Ep), es la energía debida a la posición de una masa (m) en un campo. La energía potencial es una función que depende del campo, es el resultado del producto de las masas por la Constante de Gravitación Universal, dividido entre la distancia entre masas: Ep = - GMm/r G = Constante de Gravitación Universal (G = 6,67 10-11 Nm 2 /kg 2 ) M = Masa (kg) m = Masa (kg) r = Distancia entre Masas (m) Ep = Energía Potencial (J) NOTA: La energía potencial gravitatoria, es una magnitud escalar, no vectorial, en ningún caso podemos decir que tiene dirección y sentido. B) ENERGÍA POTENCIAL EN UN SISTEMA Fig1-T17: Sistema de Partículas La energía potencial gravitatoria, en un sistema es igual a la suma de la energía potencial de cada par de masas. Tomando como referencia el sistema de partículas de la figura anterior, la energía potencial gravitatoria del sistema es: Ep(total) = Ep1-2 + Ep1-3 + Ep2-3 1

EJEMPLO: Calcula la energía potencial de un sistema formado por tres masas de 2, 3 y 4 kg, que se encuentran a una distancia de 2 m. 1.- Dibujo del Ejercicio (Tomamos como referencia la FIGURA 1) 2.- Planteamiento y resolución del ejercicio - Igualando queda: - Para calcular la energía potencial del sistema solo tenemos que aplicar la fórmula: g = go RT 2 /r 2 Ep(total) = Ep1-2 + Ep1-3 + Ep2-3 Ep(total) = - G(2 3/2 + 2 4/2 + 3 4/2) Ep(total) = - 8,67 10-10 J C) POTENCIAL GRAVITATORIO El potencial gravitatorio (V) en un punto, es la energía potencial que adquiriría la masa colocada en ese punto. (También es una magnitud escalar) V = Ep/m = - GM/r o G = Constante de Gravitación Universal (G = 6,67 10-11 Nm 2 /kg 2 ) o M = Masa (kg) o m = Masa (kg) o r = Distancia entre el punto y la masa (m) o Ep = Energía Potencial (J) o V = Potencial Gravitatorio (J/Kg) 2

EJEMPLO: Cuatro masas de 2, 4, 3 y 0,4 kg se encuentran colocadas en los vértices de un cuadrado de 2 m de lado. a) Calcula el potencial en el centro del cuadrado b) Calcula la energía potencial que tendría una masa de 10 kg colocada en ese punto. 1.- Dibujo del Ejercicio Fig2-T17: Ilustración del Ejercicio 2.- Planteamiento y resolución del apartado a) - Tenemos que calcular el potencial total en el centro, para ello primero necesitamos saber la distancia de cada carga al centro. Usando el Teorema de Pitágoras, sabemos que la distancia es 1,41 m. Entonces: V = - G(M1/r + M2/r + M3/r + M4/r) V = - 6,67 10-11 (2/1,41 + 4/1,41 + 3/1,41 + 0,4/1,41) V = - 4,44 10-10 J/kg 2.- Planteamiento y resolución del apartado b) - Ya tenemos el potencial, por lo que fácilmente calculamos la energía potencial: V = Ep/m - 4,44 10-10 = Ep / 10 Ep = - 4,44 10-9 J 3

> ENERGÍA CINÉTICA GRAVITATORIA La energía cinética, una magnitud escalar, la podemos definir de las dos formas siguientes: Ec = 1/2 mv 2 Ec = GMm/2r G = Constante de Gravitación Universal (G = 6,67 10-11 Nm 2 /kg 2 ) M = Masa (kg) m = Masa (kg) r = Distancia (m) Ec = Energía Cinética (J) v = Velocidad (m/s) > ENERGÍA TOTAL GRAVITATORIA A) CONCEPTO DE ENERGÍA TOTAL GRAVITATORIA La energía total gravitatoria (E), es la suma de la energía cinética más la energía potencial en un punto. La unidad de energía total en el Sistema Internacional es el Julio (J). (La energía total también es una magnitud escalar) E = Ec + Ep = GMm/2r - GMm/r E = - GMm/2r G = Constante de Gravitación Universal (G = 6,67 10-11 Nm 2 /kg 2 ) M = Masa (kg) m = Masa (kg) r = Distancia (m) Ec = Energía Cinética (J) Ep = Energía Potencial (J) E = Energía Total (J) B) ANÁLISIS DE LA ENERGÍA TOTAL Si la ENERGÍA TOTAL es menor que CERO, la órbita es una elipse o circunferencia. Si la ENERGÍA TOTAL es igual a CERO, la órbita es una parábola. Si la ENERGÍA TOTAL es mayor a CERO, la órbita es una hipérbola. 4

EJEMPLO: Un satélite de masa 1000 kg, gira a 200 km de la superficie terrestre. Calcula: a) Aceleración de caída libre b) Valor de la energía total DATOS: go = 9,81 N/kg, RT = 6370 km 1.- Dibujo del Ejercicio Fig3-T17: Ilustración del Ejercicio 2.- Planteamiento y resolución del apartado a) - Tenemos que calcular la aceleración de caída, para ello utilizamos la siguiente fórmula básica: g = GM/r 2 - La masa, y el radio de la órbita (200 + 6370 km), lo tenemos, pero nos falta la masa de la tierra, para obtenerla hacemos lo siguiente: go = GM/RT 2 9,81 = (M 6,67 10-11 )/(6370000) 2 M = 5,97 10 24 Kg - Ya tenemos la masa, ya podemos calcular la aceleración de caída: g = GM/r 2 g = (5,97 10 24 6,67 10-11 )/(6370000 + 200000) 2 g = 9,23 N/kg 5

2.- Planteamiento y resolución del apartado b) - Tenemos que calcular la energía total, para ello solo tenemos que sustituir los datos en la fórmula: E = - GMm/2r E = - (5,97 10 24 1000 6,67 10-11 )/(6370000 + 200000) 2 E = - 3,03 10 10 J 6