Ejercicios: Fenómenos gravitatorios

Se te escurre el móvil de la mano y, por suerte, aterriza sobre la alfombra, como se muestra en la figura.

¿Qué fuerza lo ha llevado hasta el suelo? ¿Ha hecho falta que algo lo tocara o lo empujara hacia abajo? Explica qué significa que la gravedad es una interacción a distancia.

Completa la frase con las palabras que faltan: «La $\dots$ de un cuerpo es la cantidad de materia que contiene y se mide en $\dots$; el $\dots$ es la fuerza con la que un planeta lo atrae y se mide en $\dots$».

¿En qué unidad se mide la masa en el Sistema Internacional? ¿Y el peso? Explica con un ejemplo por qué no son la misma cosa.

En un tubo al vacío (sin aire) se dejan caer a la vez una moneda y una pluma, como se muestra en la figura.

¿Cuál llega antes al fondo del tubo? Justifica tu respuesta.

Sujetas dos hojas de papel idénticas, una arrugada formando una bola y otra extendida, y las sueltas a la vez desde la misma altura, como muestra la figura.

¿Cuál llega antes al suelo? ¿Qué tiene que ver el aire en el resultado?

Un astronauta viaja a la Luna. Sin hacer cálculos: ¿su masa es mayor, menor o igual que en la Tierra? ¿Y su peso? Razona las dos respuestas.

Nombra dos fenómenos de tu vida cotidiana que se deban a la gravedad y explica brevemente cada uno.

La Tierra gira sobre sí misma a gran velocidad y, sin embargo, no salimos despedidos. Explícalo con tus palabras.

Una mochila tiene una masa de $6\ \text{kg}$. En la Tierra su peso es de unos $60\ \text{N}$ y en la Luna, de unos $10\ \text{N}$, como resume la figura.

1. a) ¿Cuál es la masa de la mochila en la Luna?
2. b) Explica por qué el peso cambia de un lugar a otro y la masa no.

En la Luna la gravedad es unas $6$ veces menor que en la Tierra. Si con el mismo impulso saltas $50\ \text{cm}$ en la Tierra, ¿qué altura alcanzarías aproximadamente en la Luna? Razona la respuesta.

En la mayoría de las costas hay dos mareas altas y dos mareas bajas cada día, como esquematiza la figura.

Explica qué tiene que ver la Luna con las mareas y por qué cambian a lo largo del día.

Un paracaidista cae cada vez más rápido tras saltar del avión, pero al abrir el paracaídas su caída se hace lenta y suave, como muestran las fuerzas de la figura.

Explica el papel del rozamiento con el aire en cada tramo del salto.

Júpiter es mucho más masivo que la Tierra y su gravedad en la superficie es unas $2,5$ veces mayor. Una pesa de gimnasio que pesa $10\ \text{N}$ en la Tierra pesaría unos $25\ \text{N}$ en Júpiter.

1. a) ¿Ha cambiado su masa?
2. b) ¿Dónde te costaría más levantarla? Justifica la respuesta.

La Estación Espacial Internacional vuela a unos $400\ \text{km}$ de altura, donde la gravedad terrestre sigue siendo casi tan intensa como en el suelo. Sin embargo, los astronautas flotan dentro de la nave. La figura esquematiza la órbita de la estación.

¿Cómo es posible? Explícalo pensando en cómo se mueve la estación alrededor de la Tierra.

En la Luna no hay aire. Si un astronauta suelta al mismo tiempo un martillo y una pluma desde la misma altura, ¿qué observará? ¿Ocurriría lo mismo en la Tierra? Explica la diferencia.

Una balanza de baño marca $70\ \text{kg}$ cuando se sube una persona en la Tierra.

1. a) ¿Qué mide en realidad una balanza cuando la pisamos?
2. b) Si la misma persona se pesara con esa balanza en la Luna, ¿marcaría lo mismo? Justifícalo pensando en qué le hace la gravedad a la persona.

Dispones de un tubo transparente con una moneda y un corcho dentro, conectado a una bomba que extrae el aire. Predice qué verás al invertir el tubo en tres situaciones y explica cada predicción:

1. a) Con el tubo lleno de aire.
2. b) Con la mitad del aire extraído.
3. c) Con vacío casi total.

La gravedad en la superficie de Marte es de unos $3,7\ \text{m/s}^2$, frente a los $9,8\ \text{m/s}^2$ de la Tierra. Un rover tiene una masa de $200\ \text{kg}$.

1. a) ¿Dónde pesa más el rover, en la Tierra o en Marte?
2. b) ¿Dónde sería más fácil levantarlo con una grúa?
3. c) Si se suelta una piedra desde la misma altura en ambos planetas (despreciando el rozamiento con la atmósfera), ¿en cuál cae más deprisa? Justifica cada respuesta.

Las mareas más intensas, llamadas mareas vivas, se producen cuando el Sol, la Luna y la Tierra están alineados, como muestra la figura.

1. a) Explica por qué la Luna origina mareas en los océanos.
2. b) Razona por qué al alinearse también el Sol las mareas son más fuertes.
3. c) Predice cómo serán las mareas cuando el Sol y la Luna formen un ángulo recto con la Tierra.

Sueltas a la vez, desde la misma altura, una bola de acero y una bola de corcho blanco del mismo tamaño, como muestra la figura.

1. a) En condiciones normales, con aire, ¿cuál llega antes al suelo?
2. b) ¿Y si repitieses el experimento al vacío?
3. c) Explica qué papel juegan la masa y el rozamiento del aire en cada caso.

La gravedad de la Tierra atrae a la Luna con fuerza, como esquematiza la figura.

Entonces, ¿por qué la Luna no cae directamente sobre nosotros? Explica qué significa que la Luna está en órbita, relacionando su movimiento con la atracción gravitatoria de la Tierra.

Imagina un planeta con la misma masa que la Tierra pero mucho más pequeño y denso, de modo que su superficie está bastante más cerca de su centro, como compara la figura.

1. a) ¿Pesarías más o menos en su superficie que en la Tierra?
2. b) Razona tu respuesta teniendo en cuenta que la atracción gravitatoria depende de la masa del planeta y de la distancia a su centro.

Describe un viaje espacial completo desde el punto de vista del peso que siente el astronauta:

1. a) Durante el despegue, con el cohete acelerando hacia arriba.
2. b) En órbita alrededor de la Tierra.
3. c) Paseando por la superficie de la Luna.

Justifica cada sensación relacionándola con la gravedad o con el movimiento de la nave.

Un pescador de Cádiz consulta cada día la tabla de mareas antes de salir a faenar.

1. a) ¿Por qué las mareas no ocurren siempre a la misma hora, sino que se retrasan un rato cada día?
2. b) ¿Por qué en luna llena y en luna nueva las mareas son más pronunciadas? Razona ambas respuestas.