Qüestionari de selectividad de física con respuestas

CAMP GRAVITATORI. Satèl·lits. CAMP ELÈCTRIC. CAMP MAGNÈTIC (exercicis de les PAU des de JUNY del 2000 a SETEMBRE del 2006)
I.- CAMP GRAVITATORI 1) P1. Un satèl·lit de 2·103 kg de massa gira al voltant de la Terra en una òrbita circular de 2·104 km de radi. a) Sabent que la gravetat a la superfície de la Terra val g0 = 9,8 m.s-2, quin serà el valor de la gravetat en aquesta òrbita? b) Quant valla velocitat angular del satèl·lit? c) Si per alguna circumstància la velocitat del satèl·lit es fes nul·la, aquest començaria a caure sobre la Terra. Amb quina velocitat arribaria a la superfície terrestre? Suposeu negligible l'efecte del fregament amb l'aire. Dada: Radi de la Terra: RT = 6.370 km. (juny-00 SÈRIE 1) R: 0,99 m/s2; 2,23.10-4 rad/s; 9224 m/s 2) P2. Un satèl·lit artificial de 2.000 kgde massa gira en òrbita circular al voltant de la Terra a una altura h1 = 1.300 km sobre la seva superfície. A causa del petit fregament existent s’acosta a la Terra lentament i, després d’uns mesos, l’altura sobre la superfície terrestre de la seva òrbita circular s’ha reduït fins a h2 = 200 km. Es demana: a) La relació g1/g2 entre els valors del camp gravitatori terrestre en cadascuna de lesdues òrbites circulars. b) La relació v1/v2 entre les velocitats del satèl·lit en cadascuna d’aquestes dues òrbites. c) L’energia potencial del satèl·lit en la segona òrbita. Dades: RT = 6,4·106 m; MT = 6,0·1024 kg; G = 6,67·10-11N.m2.kg-2. (juny-00-SÈRIE 3) R: 1,36; 0,93; - 1,21.1011 J 3) P2. Quatre masses puntuals estan situades als vèrtexs d’un quadrat, tal com es veu a la figura. Determineu:(setembre-01 SÈRIE 4) a) El mòdul, direcció i sentit del camp gravitatori creat per les quatre masses en el centre del quadrat. b) El potencial gravitatori en aquest mateix punt. c) Si col·loquem una massa M = 300 kg en el centre del quadrat, quant valdrà la força sobre aquesta massa deguda a l’atracció gravitatòria del sistema format per les 4 masses? Indiqueu quines són les components horitzontal ivertical d’aquesta força. Dades: m1 = m2 = m3 = 100 kg; m4 = 200 kg; L = 3 m; G = 6,67·10-11 N.m2.kg-2.

R: 1,48.10-9 N/kg camp en la diagonal de m2 a m4; -1,57.10-8J/kg; Fx = Fy= 3,14.10-7 N

1

4) P2. Un satèl·lit artificial de massa 1.500 kg descriu una trajectòria circular a una altura de 630 km de la superfície terrestre. Calculeu: a) El període del satèl·lit. b) L’energia cinètica il’energia mecànica del satèl·lit en òrbita. c) L’energia mínima que caldria comunicar al satèl·lit en òrbita perquè s’allunyés indefinidament de la Terra. Dades: G = 6,67·10-11 N.m2/kg2; RT = 6.370 km; MT = 6·1024 kg (juny-03 SÈRIE 2) R: 5,82.103 s; 4,29.1010 J, - 4,29.1010 J; 4,29.1010 J 5) P2. Un coet és llançat verticalment cap amunt, des del repòs, i puja amb una acceleració constant de 14,7m/s2 durant 8 s. En aquest moment se li acaba el combustible, i el coet continua el seu moviment de manera que l’única força a què està sotmès és la gravetat. (juny-03 SÈRIE 5) a) Calculeu l’altura màxima a què arriba el coet. b) Calculeu el temps transcorregut des de la sortida fins a la tornada del coet a la superfície de la terra. c) Feu un gràfic velocitat-temps d’aquest moviment. Considereu g= 9,81 m/s2. R: 1646 m; 38,32 s;

6) P2. Un satèl·lit meteorològic, de massa 300 kg, descriu una òrbita circular geostacionària, de manera que es troba permanentment sobre el mateix punt de l’equador terrestre. Calculeu: (setembre-03 SÈRIE 3) a) L’altura del satèl·lit mesurada des de la superfície de la Terra. [1 punt] b) L’energia potencial i l’energia mecànica del satèl·lit en la seva òrbitageostacionària. [1 punt] c) L’energia cinètica total que es va comunicar al satèl·lit en el moment del seu llançament des de la superfície terrestre per posar-lo en òrbita. [1 punt] Dades: G = 6,67·10-11 N.m2/kg2; RT = 6.370 km; MT = 6·1024 kg R: 3,59.107 m; - 2,84.109 J i -1,42.109 J; 1,74.1010 J 7) Q1. Dos satèl·lits A i B tenen la mateixa massa i giren al voltant de la Terra en òrbites...