Ejercicios: Fenómenos gravitatorios, eléctricos y magnéticos

Se te cae el bocadillo y acaba en el suelo. ¿Qué fuerza lo ha llevado hasta allí? ¿Ha hecho falta que algo lo tocara o lo empujara hacia abajo? ¿Cómo se llaman las fuerzas que actúan sin contacto?

Completa la frase: «La gravedad es una fuerza de la naturaleza que atrae a $\dots$ los objetos hacia el centro de la $\dots$, sin necesidad de $\dots$ con ellos».

Al quitarte un jersey de forro polar en invierno oyes unos chasquidos y notas que el pelo se te eriza. ¿Qué tipo de fuerza produce estos efectos: gravitatoria, eléctrica o magnética? ¿Actúa por contacto o a distancia?

Marta juega con dos imanes de barra que tienen los polos marcados, como se muestra en la figura.

¿Qué ocurre si acerca dos polos norte entre sí? ¿Y si acerca un polo norte con un polo sur? Escribe la regla general de los polos magnéticos.

¿Qué es una brújula y para qué se ha usado durante siglos? ¿Por qué su aguja apunta siempre aproximadamente hacia el norte?

Clasifica estos fenómenos según la fuerza de la naturaleza que los produce (gravitatoria, eléctrica o magnética):

1. a) Una pera se desprende del árbol y cae.
2. b) Un clip se queda pegado al imán de la nevera.
3. c) Al sacar la ropa de la secadora, unos calcetines se quedan pegados a una camiseta.
4. d) La Luna gira alrededor de la Tierra sin escaparse.

Los planetas del sistema solar giran alrededor del Sol sin salirse de sus órbitas. ¿Qué fuerza los retiene? ¿Necesita el Sol tocar a los planetas para atraerlos?

Marina acerca un imán a una chincheta y esta «salta» hacia el imán antes de llegar a tocarlo, como se muestra en la figura.

1. a) ¿Cómo llamamos a las fuerzas que, como esta, actúan sin que haya contacto?
2. b) ¿Saltaría igual una chincheta hecha de plástico? ¿Por qué?

En clase frotamos dos varillas de plástico con el mismo paño y colgamos una de ellas de un hilo. Al acercar la segunda varilla, la colgada se aparta, como se muestra en la figura.

1. a) ¿Se atraen o se repelen las varillas?
2. b) ¿Qué indica el resultado sobre el signo de sus cargas?
3. c) ¿De qué tipo es la fuerza que observamos?

Acercas un globo que has frotado con lana a un chorrito fino de agua del grifo y el agua se curva hacia el globo, como se muestra en la figura.

1. a) ¿Qué tipo de fuerza desvía el agua?
2. b) ¿Por qué decimos que actúa a distancia?
3. c) ¿Se curvaría el chorro si el globo no estuviera frotado? Justifícalo.

Una pesa de cocina de $1\ \text{kg}$ viaja a la Luna.

1. a) ¿Sigue teniendo $1\ \text{kg}$ de masa allí?
2. b) ¿Pesa lo mismo en la Luna que en la Tierra?
3. c) Explica con tus palabras la diferencia entre masa y peso.

En la Luna la gravedad es unas $6$ veces menor que en la Tierra. Con tu mejor impulso consigues levantar los pies $30\ \text{cm}$ del suelo en la Tierra.

1. a) ¿Qué altura alcanzarías en la Luna con el mismo impulso?
2. b) Explica por qué los astronautas avanzaban dando «saltitos» por la superficie lunar.

Teo mueve un clip por encima de la mesa deslizando un imán por debajo del tablero, sin tocar el clip en ningún momento, como se muestra en la figura.

1. a) ¿Qué tipo de fuerza actúa sobre el clip?
2. b) Nombra otra fuerza de la naturaleza que también actúe sin contacto.
3. c) Indica una semejanza y una diferencia entre la fuerza magnética y la fuerza gravitatoria.

La aguja de una brújula apunta al norte, pero al acercar un imán potente se desvía de su posición.

1. a) ¿Por qué se desvía la aguja?
2. b) ¿Qué nos indica esto sobre el motivo por el que la brújula apunta al norte cuando no hay imanes cerca?
3. c) ¿Sería fiable orientarse con una brújula dentro de una caja llena de imanes?

Durante una tormenta, dentro de las nubes se separan cargas eléctricas y de pronto salta un rayo hacia el suelo, como se muestra en la figura.

1. a) ¿A qué tipo de fuerza de la naturaleza se debe el rayo?
2. b) Muchos edificios llevan un pararrayos: una punta metálica en lo alto conectada al suelo. ¿Para qué sirve?

Probamos un imán con objetos de un cajón: un clip, una canica de cristal, una cuchara de acero, una goma de borrar, un tornillo de hierro y un tapón de corcho.

1. a) Predice cuáles atraerá el imán.
2. b) ¿Qué tienen en común los objetos atraídos?
3. c) ¿Por qué decimos que la fuerza magnética es «selectiva» mientras que la gravedad no lo es?

Compara las tres fuerzas de la naturaleza estudiadas en el tema (gravitatoria, eléctrica y magnética) respondiendo para cada una a estas preguntas: ¿atrae a todos los objetos o solo a algunos?, ¿puede también repeler?, ¿necesita contacto? Termina poniendo un ejemplo cotidiano de cada una.

Imagina que de un día para otro la gravedad de la Tierra se hiciera el doble de intensa. Describe y justifica tres cambios que notarías en tu vida diaria, pensando por ejemplo en tu mochila, en el deporte que practicas o en cómo caen los objetos.

En la superficie de Marte la gravedad es unas $3$ veces menor que en la Tierra.

1. a) Si en la Tierra pesas $450\ \text{N}$, ¿cuánto pesarías en Marte?
2. b) ¿Habría cambiado tu masa? Justifícalo.
3. c) ¿Te resultaría más fácil o más difícil levantar allí tu mochila? ¿Por qué?

Quieres comprobar cómo depende la fuerza de un imán de la distancia. Diseña la experiencia con un imán, un clip y una regla: explica qué montarías, qué medirías, qué compararías y qué resultado esperas obtener.

En plena tormenta eléctrica, en el campo, conviene evitar ciertos lugares.

1. a) ¿Por qué es peligroso refugiarse bajo un árbol alto y aislado?
2. b) Los pararrayos se colocan en el punto más alto de los edificios y se conectan al suelo: razona por qué esa posición y esa conexión.
3. c) ¿Por qué crees que se recomienda salir del agua de la piscina o de la playa cuando hay tormenta?

Un excursionista ha perdido su brújula, pero lleva una aguja de coser, un pequeño imán y un tapón de corcho, y puede conseguir un vaso con agua.

1. a) Propón un método para improvisar una brújula con esos objetos.
2. b) Explica por qué la aguja acabará apuntando aproximadamente al norte.
3. c) ¿Qué pasaría con todas las brújulas del mundo si la Tierra dejara de comportarse como un imán?

Tras frotar un globo con un paño seco, el globo atrae tu pelo aunque el pelo no esté cargado.

1. a) Explica cómo puede el globo atraer el pelo sin tocarlo.
2. b) El truco deja de funcionar al cabo de un rato: ¿a dónde crees que se van las cargas del globo?
3. c) Predice si el experimento funcionará mejor en un día seco o en uno húmedo, y razona la respuesta.

Una nave espacial viaja de la Tierra a Marte.

1. a) ¿Qué fuerza de la naturaleza actúa sobre la nave durante todo el viaje?
2. b) Al alejarse de la Tierra, ¿la atracción que la Tierra ejerce sobre la nave aumenta o disminuye?
3. c) Cuando la nave esté mucho más cerca de Marte que de la Tierra, ¿qué cuerpo crees que atraerá con más fuerza a la nave? Razona tus respuestas pensando en la masa de los cuerpos y en la distancia.