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fuerza y peso

Experto:
Usuario:
Fecha: 05/12/2008
Valoración: (4,00 sobre 5) Categoría: Física
05/12/2008
brujita, usuario preguntando en Física
Usuario
Un cuerpo tiene un peso P (newton) en un punto de la superficie terrestre. Si
este cuerpo es puesto en orbita a una altura de 2 radios terrestres entonces se afirma que:
1)Su peso se reduce a la novema parte.
2)La fuerza neta que actua sobre el en
la orbita es 0.
3)La fuerza de peso que obra sobre el cuerpo en orbita no realiza trabajo.
05/12/2008
brujita, experto respondiendo en Física
Experto
Las respuestas correctas son la 1º y la 3º. Veamos por qué:

1º Su peso se reduce a la novena parte

VERDADERO

En principio podría ser cierta, pues el peso, o mejor, la tracción con que la Tierra lo atrae es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, es decir, a más altura, menos peso, y a esa órbita se reduce el peso, sólo hace falta saber en cuanto.
Para ello suponemos que toda la masa de la Tierra está concentrada en su punto central, con lo que sobre la superficie de la Tierra es como si estuviéramos a una distancia Rt ( Radio de la Tierra), y el peso sobre la superficie será

Po = G*Mt*m/Rt^2

G = 6.67 N*m^2/kg^2, la constante de gravitación universal
Mt --> Masa de la Tierra
m --> masa del cuerpo
Rt --> Radio de la Tierra

A una altura de 2 veces el radio terrestre, estaremos a una distancia d = Rt + 2*Rt = 3*Rt, o sea a tres veces el radio de la Tierra de su centro, y el peso será

P = G*Mt*m/(3*Rt)^2 = G*Mt*m/(9*Rt^2)

Dividiendo P entre Po

P/Po = [G*Mt*m/(9*Rt^2)]/[G*Mt*m/Rt^2]
P/Po = 1/9
P = (1/9)*Po

con lo cual es peso es la novena parte del que tiene enn la superficie de la Tierra

2º La fuerza neta que actua sobre el en
la orbita es 0.

FALSO

La única fuerza real que actúa sobre este cuerpo es su peso, o sea, la atracción de la Tierra sobre él. No hay otra fuerza que lo anule ( la fuerza centrífuga no existe, sino que es una fuerza ficticia).
Si no hubiera ninguna fuerza neta, sobre este cuerpo no se produciría ninguna aceleración, con lo cual mantendría una velocidad constante en un movimiento rectilíneo que lo alejaría de la Tierra. Sin embargo, es precisamente su peso el que le provoca una aceleración normal ( hacia el centro), que hace que la velocidad del cuerpo varíe, no en valor, pero sí en dirección

3º La fuerza de peso que obra sobre el cuerpo en orbita no realiza trabajo.

VERDADERO

El trabajo se define como el producto escalar de la fuerza y el desplazamiento, o sea

W = F*s*cosA

siendo A el ángulo que forma la fuerza y el desplazamiento.
En nuestro caso, la Fuerza va dirigida hacia el centro de la órbita, pero el desplazamiento es tangencial a él, con lo que A = 90º
Y el trabajo será

W = F*s*cos 90º = 0
05/12/2008
brujita, usuario preguntando en Física
Usuario
muchas gracias nuevamente.
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