Ejercicios para repasar física

PROBLEMAS REPASO CAMPO GRAVITATORIO Y ELECTRO-ESTÁTICO

[SE TRATA DE UNA HOJA COMPUESTA POR EJERCICIOS SACADOS DE LAS PRUEBAS DE ACCESO A LA UNIVERSIDAD (PAU) DE CANARIAS]

1. Determina el potencial gravitatorio existente en un punto del espacio situado a 20 cm de una masa puntual de 500 kg. Si en ese punto se sitúa una masa de 150 kg, halla la energía potencial gravitatoria.
Dato: G =6,67·10 -11 N·m2·kg –2
2. ¿Cómo debe moverse una carga en un campo eléctrico uniforme de modo que su potencial eléctrico no varíe? Si se deja en reposo una carga positiva en el interior de un campo eléctrico uniforme, ¿se moverá hacia una región de mayor o menor potencial eléctrico? Justifica brevemente las respuestas.
3. Un satélite artificial de 500 kg de masa, que se encuentra en una órbitacircular, da una vuelta a la Tierra en 48 horas.
a) ¿A qué altura sobre la superficie terrestre se encuentra? (1 pto.)
b) Calcula la aceleración del satélite en su órbita. (1 pto.)
c) ¿Cuál será su periodo cuando se encuentre a una altura de la superficie terrestre igual a dos veces el radio de la Tierra? (1 pto.)
Datos: G= 6.67 10-11 Nm2kg-2; RT= 6370 km; MT= 5.97 1024 kg
4. La Luna describe unaórbita casi circular en torno a la Tierra en 27,3 días.
a) Calcula la distancia entre los centros de la Tierra y la Luna.
b) Calcula el valor de la masa de la Luna sabiendo que una partícula de masa m podría estar en equilibrio en un punto alineado con los centros de la Tierra y de la Luna y a una distancia del centro de la Tierra de 3,4.108 m.
c) Si en la Luna se deja caer, sin velocidad inicial,un objeto desde una altura de 10 m, ¿con qué velocidad llegará al suelo?
Datos: G= 6,67.10-11 N.m2.kg-2; Masa de la Tierra : 6,0.1024 kg; Radio de la Luna: 1,6.106 m;
5. Razona por qué son planas las trayectorias de los planetas en torno al Sol.
6. Un electrón con una energía cinética de 6.10-16 J penetra en un campo magnético uniforme de inducción magnética, B= 4.10-3 T, perpendicularmente asu dirección. Calcula,
a) la velocidad con que penetra el electrón dentro del campo;
b) la fuerza a que está sometido el electrón dentro del campo;
c) el tipo de movimiento realizado, la trayectoria que describe y el radio de la misma.
Datos: Masa del electrón: 9,11.10-31 kg.; Carga del electrón: 1,6.10-19 C
7. Halla la expresión de la "velocidad de escape" de un cuerpo que se encuentra en lasuperficie de la Tierra.
8. ¿Qué es un campo de fuerzas conservativo? Explica el concepto de diferencia de potencial entre dos puntos de un campo conservativo.
9. En la superficie de un planeta de 1000 km de radio, la aceleración de la gravedad es de 2 m/s2. Calcula: a) La energía potencial gravitatoria de un objeto de 50 kg de masa situado en la superficie del planeta.
b) La velocidad deescape desde la superficie del planeta.
c) La masa del planeta.
Datos: G= 6,67·10-11 N·m2·kg-2; g= 10 m/s
10. En un cuadrado de lado 1 m, como el de la figura, QA= -Calcula,
a) la intensidad de campo eléctrico en el punto P;
b) el potencial en los puntos P y D;
c) el trabajo realizado por las fuerzas del campo necesario para trasladar una
Datos. K= 9·109 N·m2·C-2
11. La fuerza que ejerce laTierra sobre un cuerpo es proporcional a su masa. Justifica por qué entonces no caen más rápidamente los cuerpos con mayor masa.
12. Es común resaltar la analogía formal entre la Ley de Newton de la Gravitación Universal y la de Coulomb de la Electrostática. Enuncia ambas leyes y señale dos diferencias de las varias que existen entre las interacciones asociadas.
13. Un satélite geoestacionarioestá situado en el mismo plano que el ecuador terrestre, siendo su período de giro el mismo que el de la Tierra, por lo que aparenta permanecer sobre el mismo punto de la superficie.
a) Calcula su período de giro
b) Dibuja las fuerzas que actúan sobre dicho satélite.
c) Calcula a qué distancia del centro de la Tierra debe situarse.
Datos: Radio terrestre 6370 km; Masa terrestre 5,96·1024 kg;...