Programa Técnico Profesional FÍSICA El universo y el sistema solar Nº Ejercicios PSU 1. La posición de la Tierra, considerando 1º al planeta más cercano al Sol, corresponde al MTP A) 2º planeta. B) 3º planeta. C) 4º planeta. D) 5º planeta. E) 7º planeta. 2. Respecto de la(s) modificación(es) introducida(s) por Copérnico al modelo del universo planteado por Ptolomeo, de las siguientes proposiciones, cuál(es) corresponde(n) a dicha(s) modificación(es)? I) los planetas giran alrededor del Sol. II) los planetas giran en órbitas circulares. III) los planetas se mueven con rapidez constante. A) Solo I B) Solo II C) Solo III D) Solo I y III E) I, II y III GUICTC028TC32-A16V1 3. La primera ley de Kepler propone que: A) El Sol se mueve en una órbita circular en torno a la Tierra. B) La Tierra se mueve en círculos en torno al Sol. C) Los planetas siguen trayectorias elípticas en torno al Sol. D) El Sol sigue una trayectoria elíptica en torno a la Tierra. E) La Tierra se ubica en el foco de una trayectoria elíptica. Cpech 1
FÍSICA 4. Respecto del Sol, cuál(es) de las siguientes afirmaciones es (son) correcta(s)? I) Concentra más del 98% de la masa del sistema solar. II) Se formó hace 10.000 millones de años, aproximadamente. III) Contiene sufi ciente combustible para mantenerse por 5.000 millones de años más. A) Solo I B) Solo II C) Solo III D) Solo I y III E) I, II y III 5. Respecto de su forma, la Vía Láctea es catalogada como una galaxia MTP A) elíptica. B) espiral. C) irregular. D) lenticular. E) circular. 6. En el origen del sistema solar, el proceso de acreción (proceso de crecimiento por adición de materia) se produce por fuerzas A) gravitacionales. B) magnéticas. C) eléctricas. D) repulsivas. E) nucleares. 7. La galaxia de gran tamaño más cercana a la nuestra es Andrómeda, que se encuentra a 2.200.000 años luz de nosotros. Respecto de este hecho, es correcto afi rmar que, para llegar a Andrómeda I) una sonda espacial tendría que viajar a máxima velocidad por el espacio, durante 2.200.000 años. II) una sonda espacial tendría que viajar por el espacio a 2.200.000 km, durante un año. III) la luz tendría que viajar por el espacio durante 2.200.000 años. s A) Solo I B) Solo II C) Solo III D) Solo II y III E) I, II y III 2 Cpech
GUÍA 8. Respecto del universo, se afi rma que I) es la materia, la energía, el espacio y el tiempo. II) en la actualidad sigue creciendo. III) la mayor parte de su masa no es visible. Es (son) correcta(s) A) solo I. B) solo II. C) solo III. D) solo I y III. E) I, II y III. 9. Respecto de los planetas del sistema solar, es correcto afirmar que MTP A) el más alejado del Sol es Urano. B) el más cercano al Sol es Venus. C) el de mayor masa es Neptuno. D) el de menor masa es Mercurio. E) todos tienen satélites naturales (lunas). 10. Respecto de las estrellas y los planetas, es correcto afirmar que I) las estrellas poseen luz propia, los planetas no. II) los planetas presentan movimiento de traslación en el espacio, las estrellas no. III) las estrellas ejercen fuerzas de atracción gravitacional, los planetas no. A) Solo I B) Solo II C) Solo III D) Solo I y II E) Solo I y III 11. Respecto de los modelos heliocéntrico y geocéntrico del sistema solar, se afirma que I) ambos fueron propuestos por Copérnico. II) el modelo heliocéntrico es el que establece que el Sol es el centro del sistema solar. III) el modelo geocéntrico es el que establece que la Tierra es el centro del universo. Es (son) correcta(s) A) solo I. B) solo II. C) solo I y II. D) solo II y III. E) I, II y III. Cpech 3
FÍSICA 12. Un planeta desconocido gira en torno a una estrella muy distante de la Tierra. Si la estrella tiene MTP un volumen 300 veces mayor que el Sol, es correcto afi rmar que I) el planeta se mueve siguiendo una órbita parabólica alrededor de la estrella. II) la rapidez orbital del planeta es constante, debido al gran volumen y fuerza gravitacional de la estrella. III) el radio vector del planeta barre áreas iguales en los mismos tiempos. A) Solo I B) Solo II C) Solo III D) Solo I y III E) I, II y III 13. En la fi gura los puntos muestran sucesivas posiciones de un planeta al recorrer su órbita. Si las posiciones se registraron en intervalos de una hora, entonces se afi rma que I) el periodo orbital del planeta es de 12 horas. II) el área de las superfi cies achuradas es la misma. III) la rapidez media del planeta en A es mayor que en B. Es (son) correcta(s) A) solo I. B) solo I y II. C) solo I y III. D) solo II y III. E) I, II y III. A Estrella B 14. Los planetas del sistema solar giran en torno a una única estrella, el Sol. Respecto de este cuerpo, es correcto afirmar que I) se creó en el Big Bang. II) brilla debido a reacciones nucleares en su interior. III) tiene una edad de 4.600 millones de años, aproximadamente. A) Solo I B) Solo II C) Solo III D) Solo II y III E) I, II y III 15. De las siguientes alternativas, cuál solo contiene estructuras propias de una estrella? A) Corona, cromosfera, fotosfera, zona convectiva. B) Cromosfera, manto, fotosfera, zona convectiva. C) Fotosfera, zona convectiva, zona radiactiva, litosfera. D) Núcleo, zona radiactiva, cromosfera, exosfera. E) Zona radiactiva, zona convectiva, manto, núcleo. 4 Cpech
GUÍA 16. Si M, N y S son los periodos de traslación de Mercurio, Neptuno y Saturno, respectivamente, el MTP orden creciente de los tiempos que demoran estos planetas en girar en torno al Sol es A) M, N, S B) M, S, N C) S, M, N D) S, N, M E) N, S, M 17. La siguiente imagen muestra la trayectoria de un planeta en torno a una estrella. A Estrella B Considerando la primera ley de Kepler, que el periodo de traslación del planeta es de 2 años, que el punto A es el punto más cercano a la estrella y que B es el punto más alejado, entonces es correcto afirmar que A) el tiempo que le toma al planeta ir de A hasta B es 1 año. B) el tiempo que le toma al planeta ir de B hasta A es 2 años. C) la rapidez que posee el planeta en el punto A es igual a la que posee en el punto B. D) la rapidez que posee el planeta en el punto B es mayor a la que posee en el punto A. E) la distancia promedio del planeta a la estrella es de 1 año luz. 18. El sistema solar está formado por ocho planetas, de los cuales algunos tienen orbitando a su alrededor uno o más satélites naturales. Cuál de los siguientes planetas NO tiene orbitando satélites naturales a su alrededor? A) Marte B) Saturno C) Urano D) Júpiter E) Venus 19. Si el periodo de traslación del planeta Venus en torno al Sol es menor que el de la Tierra, entonces, MTP según las leyes de Kepler, es correcto afirmar que A) la masa de Venus es menor que la de la Tierra. B) el radio medio de la órbita de Venus es menor que el de la Tierra. C) Venus está más distante del Sol que la Tierra. D) el diámetro de Venus es menor que el de la Tierra. E) el periodo de rotación de Venus es menor que el de la Tierra. Cpech 5
FÍSICA 20. La siguiente fi gura muestra dos planetas, A y B, que giran en torno al Sol. B Sol A Por otro lado, la 3ª ley de Kepler establece que el cuadrado del periodo de cualquier planeta en torno al Sol es proporcional al cubo de su distancia media a dicha estrella. Considerando que la distancia promedio entre el Sol y A es R, la distancia promedio entre el Sol y B es 4R, y que el periodo de traslación del planeta A es T, cuál es el periodo de traslación del planeta B? A) 2T B) 3T C) 4T D) 8T E) 16T 6 Cpech
GUÍA Tabla de corrección Ítem Alternativa Habilidad 1 Reconocimiento 2 Reconocimiento 3 Reconocimiento 4 Reconocimiento 5 Reconocimiento 6 Reconocimiento 7 Reconocimiento 8 Reconocimiento 9 Reconocimiento 10 Reconocimiento 11 Reconocimiento 12 Reconocimiento 13 Comprensión 14 Comprensión 15 Reconocimiento 16 Comprensión 17 Reconocimiento 18 Reconocimiento 19 Comprensión 20 Aplicación Cpech 7
FÍSICA Resumen de contenidos El universo Es todo lo que existe; materia, energía, espacio y tiempo. Galaxias, estrellas y planetas son algunos de los cuerpos que lo forman; sin embargo, el 90% del universo es una masa oscura, que no podemos observar. La teoría del Big Bang, o gran explosión, establece que hace 13.800 millones de años toda la materia del universo estaba concentrada en una zona extraordinariamente pequeña del espacio, un único punto denominado singularidad, que sufrió una hiperexpansión. La materia salió impulsada con gran energía en todas direcciones, dando origen al universo que hoy podemos observar. Radiación cósmica de fondo Inflación Fluctuaciones cuánticas Edad oscura Primeras estrellas 400.000 años Formación de galaxias, planetas... Expansión del universo 13.700 millones de años Expansión acelerada por la energía oscura WAP Año luz El año luz es una unidad de longitud empleada en astronomía para medir grandes distancias, y es igual a la distancia recorrida por la luz, viajando por el vacío, durante un año. Tomando para la velocidad de la luz en el vacío un valor de 300.000 [km/s], un año luz equivale a la distancia de 9.461.000.000.000 [km] (9 billones, 461 mil millones de kilómetros). Galaxia Clasificación de las Galaxias Una galaxia es un gigantesco sistema compuesto por estrellas, planetas, polvo, gas y materia oscura, unidos gravitacionalmente. En el universo hay centenares de miles de millones. Cada galaxia puede estar formada, a su vez, por centenares de miles de millones de estrellas y otros astros. Elípticas Lenticulares Espirales De acuerdo a la clasificación hecha por Edwin Hubble, las galaxias pueden ser: Irregulares Espirales Barradas Elípticas: tienen forma esférica o elipsoidal, con un achatamiento variable. Poseen una estructura muy regular, están conformadas por una gran cantidad de estrellas viejas, cuyos tamaños varían desde gigantes a enanas, presentan poco gas y polvo interestelar y algunas estrellas nuevas en formación. 8 Cpech
GUÍA Espirales: son las más numerosas del universo, tienen forma de discos achatados mostrando un núcleo central brillante del que parten brazos en espiral. Están conformadas por pocas estrellas viejas y una gran población de estrellas jóvenes; además, contienen mucho polvo estelar y gas, lo que las hace tener zonas brillantes y oscuras. Espirales barradas: poseen una estructura similar a las galaxias espirales, pero sus brazos no parten directamente del núcleo, sino desde una estructura con aspecto de barra. Lenticulares: tienen un bulbo y una forma de disco como las espirales, pero el bulbo domina la forma de la galaxia y el disco solo contiene polvo, sin brazos espirales o estrellas brillantes. Irregulares: son de tamaño muy inferior a las anteriores y no poseen forma definida. Están constituidas por grandes cantidades de gas, polvo estelar, estrellas jóvenes y otras en formación. La Vía Láctea Es la galaxia espiral barrada en la que se encuentra el sistema solar y, por ende, la Tierra. Posee un diámetro medio de unos 100.000 años luz (aproximadamente 1 trillón de km). Se calcula que contiene entre 200 mil millones y 400 mil millones de estrellas. Sistema solar Está ubicado en uno de los brazos de la Vía Láctea y está formado por una estrella central, el Sol, los cuerpos que lo acompañan (polvo, cometas, asteroides), el espacio intermedio y 8 planetas: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Modelos del sistema solar Geocéntrico: (Claudio Ptolomeo) La Tierra está inmóvil en el centro del universo y todos los astros giran en torno a ella. Heliocéntrico: (Nicolás Copérnico) Todos los planetas giran en torno al Sol, en órbitas circulares. Cpech 9
FÍSICA Leyes de Kepler Las leyes de Kepler son tres leyes fundamentales del movimiento planetario, propuestas por el astrónomo alemán Johannes Kepler. 1ª ley: ley de las órbitas Todos los planetas se mueven en órbitas elípticas, con el Sol en uno de sus focos. 2ª ley: ley de las áreas La línea que une a un planeta con el Sol barre áreas iguales de la elipse en tiempos iguales. t 2 A 2 Sol t3 A 3 A 1 afelio perihelio t 1 Si: t 1 = t 2 = t 3 entonces: A 1 = A 2 = A 3 3ª ley: ley de los periodos El cuadrado del periodo (T) de cualquier planeta en torno al Sol es proporcional al cubo de su distancia media (R) al Sol. T 2 R 3 = k = constante 10 Cpech
GUÍA b A c Glosario Materia: Es todo lo que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio y que, por lo tanto, es cuantifi cable, o sea, se puede medir. Materia oscura: En astrofísica, la materia oscura es materia que no emite radiación electromagnética (como la luz, rayos X o radiación infrarroja, por ejemplo). Es todo aquello incapaz de ser visualizado por sí solo mediante un telescopio o un espectrógrafo. Espiral: Línea curva que describe varias vueltas alrededor de un punto, alejándose cada vez más de él. Lenticular: Parecido en la forma a la semilla de la lenteja. Cometa: Los cometas son cuerpos frágiles y pequeños que al ser mirados de noche parecen manchas de luz a menudo borrosas, que van dejando un rastro o cabellera. Poseen forma irregular y están formados por una mezcla de materiales duros y gases congelados. Un cometa consta de un núcleo de hielo y roca, rodeado de una atmósfera nebulosa llamada cabellera o coma. Asteroide: Los asteroides son objetos metálico-rocosos que varían en tamaño desde unos pocos centímetros a aproximadamente 1000 kilómetros de diámetro. A pesar de que giran en órbita alrededor del Sol (la mayoría en el cinturón principal, situado entre Marte y Júpiter), son muy pequeños para ser considerados planetas. Órbita: Curva que describe un cuerpo alrededor de otro en el espacio, especialmente un planeta, cometa, satélite etc., como consecuencia de la acción de la fuerza de gravedad. Geocéntrico: Que tiene la Tierra como centro. Heliocéntrico: Que tiene el Sol como centro. Cpech 11
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