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3. Dos partículas de masas m1 = 3 kg y m2 = 5 kg se encuentran situadas en los puntos P1( - 2, 1) m yP2(3, 0) m, respectivamente?

3. Dos partículas de masas m1 = 3 kg y m2 = 5 kg se encuentran situadas en los puntos P1( - 2, 1) m y P2(3, 0) m, respectivamente. A) Represente el campo gravitatorio resultante en el punto O(0, 0) y calcule su valor. B) Calcule el trabajo realizado para desplazar otra partícula de 2 kg desde el punto O(0, 0) m al punto P(3, 1) m. Justifique si es necesario especificar la trayectoria seguida en dicho desplazamiento. G = 6, 67·10 - 11 N m2 kg - 2 Prueba de Selectividad, Comunidad de Andalucia, Junio 2015 - 2015, FISICA.

Pregunta de PAU-Selectividad · 1 respuesta · 7 votos · mejor respuesta de Fzcmagimm1akaplupe

En resumen

A) Represente el campo gravitatorio resultante en el punto O (0, 0) y calcule su valor.

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Mejor respuesta

Fzcmagimm1akaplupe
1

A) Represente el campo gravitatorio resultante en el punto O

(0, 0) y calcule su valor.

La ecuación del campo gravitatorio es :

g = - G * M / R * u

Como existen dos partículas interactuando con el punto O (0,

0), se tiene que el campo gravitatorio resultante es la suma vectorial de cada

campo gravitatorio.

Gt = g1 + g2

Calculando g1 :

M1 = 3 kg

G = 6, 67 * 10 ^ - 11 Nm ^ 2 / kg ^ 2

r = (0, 0) – ( - 2, 1) = (2, - 1) m

R = √2 ^ 2 + ( - 1) ^ 2 = √5 m

u = r / R = (2, - 1) / √5 = (2 / √5, - 1 / √5) m

Aplicando la ecuación se tiene que :

g1 = - (6, 67 * 10 ^ - 11) * 3 / √5 * (2 / √5, - 1 / √5) = ( - 3, 58 * 10 ^ - 11 ; 1, 79 *

10 ^ - 11) N / kg

Calculando g2 :

M2 = 5 kg

r2 = (0, 0) - (3, 0) = ( - 3, 0) m

R2 = √( - 3) ^ 2 = 3 m

u2 = ( - 3, 0) / 3 = ( - 1, 0) m

Aplicando la ecuación se tiene que :

g2 = - (6, 67 * 10 ^ - 11) * 5 / 3 * ( - 1, 0) = (3, 71 * 10 ^ - 11 ; 0

) N / kg

Llevando a cabo la suma de los campos gravitatorios :

gt = g1 + g2 = ( - 3, 58 * 10 ^ - 11 ; 1, 79 * 10 ^ - 11) + (3, 71 *

10 ^ - 11 ; 0 )

gt = (1, 3 * 10 ^ - 12 ; 1, 79 * 10 ^ - 11) N / kg

b) Calcule el trabajo realizado para desplazar otra

partícula de 2 kg desde el punto O (0, 0) m al punto P (3, 1) m.

Justifique si

es necesario especificar la trayectoria seguida en dicho desplazamiento.

El trabajo realizado para desplazar las partículas se

calcula a partir de la variación de energía potencial gravitatoria que posee la

partícula entre su punto inicial y final.

La ecuación de la energía potencial

gravitatoria es :

Eg = Eg1 +

Eg2 = - G * M1 * m / R1 – G * M2 * m / R2

Se calcula la energía potencial gravitatoria en el punto O

(0, 0).

Datos :

m = 2 kg

M1 = 3 kg

M2 = 5 kg

G = 6, 67 * 10 ^ - 11 Nm ^ 2 / kg ^ 2

R1 = √5 m

R2 = 3 m

Sustituyendo estos datos en la ecuación se tiene que :

Eg = - (6, 67 * 10 ^ - 11) * 3 * 2 / √5 - (6, 67 * 10 ^ - 11) * 5 * 2 / 3 = - 4, 01 * 10 ^ - 10 J

Se calcula la energía potencial gravitatoria para el punto P (3,

1).

R1 = (3, 1) – ( - 2, 1) = (5, 0) m

R1 = 5 m

r 2 = (3, 1) – (3, 0) = (0, - 1) m

R2 = 1 m

Datos :

m = 2 kg

M1 = 3 kg

M2 = 5 kg

G =

6, 67 * 10 ^ - 11 Nm ^ 2 / kg ^ 2

R1 = 5 m

R2 = 1 m

Sustituyendo los datos en la ecuación se tiene que :

Eg = - (6, 67 * 10 ^ - 11) * 3 * 2 / 5 - (6, 67 * 10 ^ - 11) * 5 * 2 / 1 = - 7, 47 * 10 ^ - 10 J

Finalmente el trabajo total realizado es la diferencia entre el

punto final y el punto inicial.

T = - 4, 01 * 10 ^ - 10 – ( - 7, 47 * 10 ^ - 10) = 3, 46 * 10 ^ - 10 J

Debido a que la fuerza gravitatoria es una fuerza conservativa se

tiene que el trabajo realizado por este tipo de fuerza solo depende del punto

inicial y final (Independientemente de la trayectoria que la partícula

realice).

PRUEBA DE SELECTIVIDAD ANDALUCIA CONVOCATORIA JUNIO 2015 - 2016

FÍSICA.

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