Capítulo 12: Gravitación

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.40 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.40 Una varilla delgada uniforme tiene longitud L y masa M. Unaesfera uniforme pequeña de masa m se coloca a una distancia x de unextremo de la varilla, sobre el eje de ésta (figura 12.34). a) Calculela energía potencial gravitacional…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.39 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.39 Una esfera sólida uniforme de 1000 kg tiene un radio de 5.00 m.a) Obtenga la fuerza gravitacional que esta esfera ejerce sobre unamasa puntual de 2.00 kg colocada a las siguientes distancias del centrode la esfera: i) 5.01…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.38 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.38 Un cascarón esférico uniforme de 1000 kg tiene un radio de 5.00 m.a) Calcule la fuerza gravitacional que dicho cascarón ejerce sobre unamasa puntual de 2.00 kg colocada a las siguientes distancias del centrodel cascarón: i) 5.01 m,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.37 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.37 La nave espacial Helios B tenía una rapidez de 71 km>s cuandoestaba a 4.3 3 107 km del Sol. a) Demuestre que no estaba en órbitacircular alrededor del Sol. b) Demuestre que su órbita alrededor delSol era cerrada…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.36 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.36 Los Júpiter calientes. En 2004 los astrónomos informaronel descubrimiento de un planeta del tamaño de Júpiter con una órbitamuy cercana a la estrella HD 179949 (de ahí el término “Júpiter caliente”). La órbita estaba sólo a de la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.35 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.35 a) Use la figura 12.19 para demostrar que la distancia Sol-planeta en el perihelio es (1 2 e)a, que en el afelio es (1 1 e)a y que, porlo tanto, la suma de estas dos distancias es 2a.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.34 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.34 En marzo de 2006, se descubrieron dos satélites pequeños enórbita alrededor de Plutón: uno a una distancia de 48,000 km y el otroa 64,000 km. Ya se sabe que Plutón tiene un satélite grande, Caronte,el cual orbita a 19,600…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.33 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.33 La estrella Rho1 Cancri está a 57 años luz de la Tierra y su masaes 0.85 veces la del Sol. Se ha detectado un planeta en órbita circularen torno a Rho1 Cancri, con un radio orbital igual a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.32 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.32 Planeta Vulcano. Suponga que se descubre un planeta entre el Sol y Mercurio, con una órbita circular de radio igual a del radio orbital medio de Mercurio. ¿Qué periodo orbital tendría ese planeta? (Llegó a postularse la existencia…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.31 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.31 Deimos, una luna de Marte, tiene un diámetro aproximado de 12 km y una masa de 2.0 3 1015 kg. Suponga que está varado solo en Deimos y quiere jugar béisbol. ¡Usted mismo sería el lanzador y el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.30 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.30 Estación Espacial Internacional. La Estación Espacial Internacional hace 15.65 revoluciones por día en su órbita alrededor de la Tierra. Suponiendo una órbita circular, ¿qué tan alto con respecto a la superficie terrestre debe estar dicho satélite?   Solución:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.29 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.29 Suponga que la órbita de la Tierra en torno al Sol es circular. Use el radio y el periodo orbitales de la Tierra, dados en el Apéndice F, para calcular la masa del Sol   Solución: Solución 1:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.28 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.28 Misión Aura. El 15 de julio de 2004, la NASA lanzó la naveespacial Aura para estudiar el clima y la atmósfera terrestres. Este satélite fue puesto en una órbita a 705 km sobre la superficie terrestre, y supondremos…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.27 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.27 Para un satélite en órbita circular a 780 km sobre la superficieterrestre, a) ¿qué rapidez orbital debería imprimírsele y b) cuál es elperiodo de la órbita (en horas)?   Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.26 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.26 Diez días después de lanzarse hacia Marte en diciembre de1998, la nave Mars Climate Orbiter (masa de 629 kg) estaba a 2.87 3106 km de la Tierra, viajando con rapidez de 1.20 3 104 km>h relativa a la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.25 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.25 Use los resultados del ejemplo 12.5 (sección 12.3) para calcularla rapidez de escape de una nave: a) desde la superficie de Marte, yb) desde la superficie de Júpiter. Use los datos del Apéndice F. c) ¿Porqué la rapidez…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.24 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.24 Masa de un cometa. El 4 de julio de 2005, la nave espacialde la NASA Impacto Profundo disparo un proyectil a la superficie delcometa Tempel 1, el cual tiene aproximadamente 9.0 km de diámetro.Observaciones de los restos superficiales…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.23 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.23 El asteroide Dáctilo, descubierto en 1993, tiene un radio de sólo700 m y una masa aproximada de 3.6 3 1012 kg. Use los resultados delejemplo 12.5 (sección 12.3) para calcular la rapidez de escape de unobjeto en la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.22 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.22 Exploración de Europa. Hay evidencia contundente de queEuropa, un satélite de Júpiter, tiene un océano líquido debajo de susuperficie congelada. Muchos científicos creen que se debería enviar unvehículo explorador ahí para buscar señales de vida. Antes de lanzarlo,se…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.21 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.21 En una medición de la constante gravitacional G usando la balanza de Cavendish, se observó que una esfera uniforme de 0.400 kgatrae a otra esfera uniforme de 0.00300 kg con una fuerza de 8.00 310210 N, cuando la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.20 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.20 Las estrellas de neutrones, como la que está en el centro dela nebulosa del Cangrejo, tienen aproximadamente la misma masaque el Sol, pero un diámetro mucho más pequeño. Si una personapesa 675 N en la Tierra, ¿cuánto pesaría…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.19 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.19 Calcule la fuerza gravitacional que la Tierra ejerce sobre un astronauta de 75 kg, quien está reparando el telescopio espacial Hubble auna altura de 600 km sobre la superficie terrestre, y compare ese valor con su peso en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.18 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.18 Rea, una de las lunas de Saturno, tiene un radio de 765 km y una aceleración debida a la gravedad de 0.278 m>s 2 en su superficie. Calcule su masa y densidad media.   Solución: Solución 1: Canal…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.17 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.17 Titania, la luna más grande de Urano, tiene del radio terrestre yde la masa de la Tierra. a) Calcule la aceleración debida a la gravedad en su superficie. b) Obtenga la densidad media de Titania. (Es menor que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.16 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.16 La masa de Venus es el 81.5% de la masa de la Tierra, y su radioes el 94.9% del radio de la Tierra. a) Calcule la aceleración debida a lagravedad en la superficie de Venus con estos datos.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.15 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.15 ¿A qué distancia sobre la superficie terrestre la aceleración debida a la gravedad es de 0.980 m>s2, si en la superficie tiene una magnitud de 9.80 m>s2?   Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.14 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.14 Use la masa y el radio del planeta enano Plutón dados en elApéndice F para calcular la aceleración debida a la gravedad en susuperficie.   Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL LIBRO FÍSICA SEARS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.13 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.13 Dos esferas uniformes de0.260 kg están fijas en los puntosA y B (figura 12.32). Calcule lamagnitud y la dirección de la aceleración inicial de una esfera uniforme con masa de 0.010 kg quese suelta del reposo en P,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.12 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.12 Las masas puntuales m y 2m están en el eje x, con m en el origen y 2m en x 5 L. Una tercera masa puntual M se mueve a lo largo del eje x. a) ¿En qué…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.11 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.11 Una partícula de masa 3m se localiza a 1.00 m de una partículade masa m. a) ¿Dónde debería colocar usted una tercera masa M, demanera que la fuerza gravitacional neta sobre M debida a las dos masas sea…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.10 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.10 Cuatro masas idénticas de 800 kg cada una se colocan en las esquinas de un cuadrado que mide 10.0 cm por lado. ¿Qué fuerza gravitacional neta (magnitud y dirección) actúa sobre una de las masas,debida a las otras…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.9 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.9 Calcule la magnitud y la dirección de la fuerza gravitacional netaque actúa sobre la Luna debida a la Tierra y al Sol, cuando la Luna está en cada una de las posiciones mostradas en la figura 12.32. (La…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.8 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.8 Una masa puntual de 8.00 kg y una masa puntual de 15.00 kg están separadas 50.0 cm. Se suelta un partícula de masa m desde un punto entre las dos masas a 20.0 cm de la masa de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.7 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.7 Una persona adulta promedio tiene una masa aproximada de 70 kg.a) ¿Qué fuerza ejerce una Luna llena sobre ella, si está directamentearriba con su centro a 378,000 km? b) Compare esta fuerza con la fuerza que la Tierra…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.6 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.6 a) En la figura 12.31, ¿qué magnitud y dirección tiene la fuerzagravitacional neta ejercida sobre la esfera uniforme de 0.100 kg por lasotras dos esferas uniformes? Los centros de las tres esferas están en lamisma línea. b) Según…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.5 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.5 Una nave interplanetaria pasa por el punto en el espacio donde secancelan exactamente las fuerzas gravitacionales que el Sol y la Tierraejercen sobre la nave. a) ¿A qué distancia del centro de la Tierra está lanave? Use los…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.4 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.4 Dos esferas uniformes, ambas con masa M y radio R, se tocanentre sí. ¿Qué magnitud tiene su fuerza de atracción gravitacional?   Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL LIBRO FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12 EDICIÓN…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.3 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.3 ¿A qué distancia de una esfera muy pequeña de 100 kg se tendríaque colocar una partícula, de manera que la esfera tirara de ella conexactamente la misma magnitud que la gravitación terrestre? ¿Es lógico suponer que usted realmente…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.2 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.2 Experimento de Cavendish. En la balanza de Cavendish que se muestra en la figura 12.4, suponga que m1 5 1.10 kg, m2 5 25.0 kg, y la varilla que conecta a las esferas de masa m1 tiene 30.0…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA UNIVERSITARIA SEARS & ZEMANSKY 12 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12.1 FÍSICA SEARS ZEMANSKY 12.1 ¿Qué relación hay entre la atracción gravitacional del Sol sobre la Luna y la de la Tierra sobre la Luna? (Suponga que la distancia entre la Luna y el Sol es aproximadamente la misma que entre la Tierra…