Transcript Guia -23- universo y el sistema solar_

Introducción:
La presente guía tiene por objetivo proporcionarte distintas instancias didácticas relacionadas
con el proceso de aprendizaje-enseñanza. Como cualquier otro material didáctico requiere
de tu estudio sistemático.
Resolverás 20 ejercicios relacionados con los siguientes contenidos:
El universo.
El sistema solar.
Habilidades de la clase
Conocimiento: conocer información explícita que no implica un mayor manejo de
contenidos, se refiere al dominio conceptual de los contenidos
Comprensión: además del reconocimiento explícito de la información, ésta debe
ser relacionada para manejar el contenido evaluado.
Aplicación: es el desarrollo práctico tangible de la información que permite aplicar
los contenidos asimilados.
Análisis: es la más compleja de las habilidades evaluadas. Implica reconocer,
comprender,interpretar e inferir información a partir de datos que no necesariamente
son de conocimiento directo.
Es fundamental que escuches atentamente la explicación de tu profesor, ya que la P.S.U. no
es sólo dominio de conocimientos, sino también dominio de habilidades.
2
Física
¿Cuáles son los conceptos fundamentales que debes aprenderen
esta clase?
Debes conocer el origen y las características del universo, las galaxias, el sistema solar y en
general de todos los astros que componen estos sistemas.
¿Qué es lo fundamental que debes aprenderen esta clase?
El universo y el sistema solar
Origen del universo
La teoría del Big Bang o gran explosión, supone que, hace entre 12.000 y 15.000 millones
de años, toda la materia del Universo estaba concentrada en una zona extraordinariamente
pequeña del espacio, y explotó, generando la expansión de la materia en todas direcciones.
Los choques y un cierto desorden hicieron que la materia se agrupara y se concentrase más en
algunos lugares del espacio, y se formaron las primeras estrellas y las primeras galaxias. Desde
entonces, el Universo continúa en constante movimiento y evolución.
Esta teoría se basa en observaciones rigurosas y es matemáticamente correcta desde un instante
después de la explosión, pero no tiene una explicación para el momento cero del origen del
Universo, llamado “singularidad”.
Las estrellas
Son enormes esferas de gas a muy alta temperatura y presión que se mantienen en perfecto
equilibrio y cohesionadas gracias a la gravedad. En su interior hay reacciones nucleares, que
generan una presión hacia fuera, contrarrestando la cohesión producida por la gravedad,
evitando así el colapso de la estrella.
Estas esferas o masas de gas, que emiten luz, están formadas principalmente de hidrógeno y
helio.
Las estrellas nacen cuando se acumula una gran cantidad de materia en un lugar del espacio.
Se comprime y se calienta hasta que empieza una reacción nuclear, que consume la materia,
convirtiéndola en energía. Las estrellas pequeñas la gastan lentamente y duran más que las
grandes.
Las galaxias
Una galaxia es un grupo de estrellas, gases y polvo estelar, que se mantiene unido
por efecto de la gravedad.
Cada galaxia puede estar formada por centenares de miles de millones de estrellas y otros
astros.
En el centro de las galaxias es donde se concentran más estrellas.
Cada cuerpo de una galaxia se mueve a causa de la atracción de los otros. En general hay,
además, un movimiento más amplio que hace que todo junto gire alrededor del centro.
4
Física
Las galaxias tienen un origen y una evolución. Las primeras galaxias se empezaron
a formar 1.000 millones de años después del Big-Bang. Las estrellas que las forman tienen un
nacimiento, una vida y una muerte. El Sol, por ejemplo, es una estrella formada por elementos
de estrellas anteriores muertas.
Los movimientos de las galaxias provocan, a veces, choques violentos. Pero, en general, las
galaxias se alejan las unas de las otras, como puntos dibujados sobre la superficie de un globo
que se infla.
Un año Luz se le llama a la distancia que recorre la luz en un año, es decir,
1 año luz = 9,46 millones de millones de kilómetros (9,46 · 1012 K m ) .
La vía láctea
Es nuestra galaxia. Los romanos la llamaron “Camino de Leche”.
Es grande, espiral y puede tener unos 100.000 millones de estrellas, entre ellas, el Sol.
La vía láctea tiene un diámetro de 100.000 años luz, un espesor de 6.500 años luz y gira en
torno a un centro, dando una vuelta completa cada 300 millones de años.
5
El Sistema Solar está en uno de los brazos de la espiral, a unos 30.000 años luz del centro y
unos 20.000 del extremo.
Cada 225 millones de años el Sistema Solar completa un giro alrededor del centro de la galaxia.
Se mueve a unos 270 km. por segundo.
Las estrellas del núcleo están más agrupadas que las de los brazos.A su alrededor hay una nube
de hidrógeno, algunas estrellas y cúmulos estelares.
No podemos ver el brillante centro porque se interponen materiales opacos, polvo cósmico y
gases fríos, que no dejan pasar la luz.
El sistema solar esta formado por una estrella central, el sol, los cuerpos que la acompañan y el
espacio que queda entre ellos.
Existen ocho planetas en el sistema solar:
6
Física
Aquí se presentan numerados según su cercanía al Sol.
1. Mercurio
4. Marte
7. Urano
2. Venus
5. Júpiter
8. Neptuno
3. Tierra
6. Saturno
El modelo del sistema solar es heliocéntrico, es decir, todos los planetas giran en torno al Sol.
Leyes de kepler
1ª LEY:
Todos los planetas se mueven en órbitas elípticas, con el Sol en uno de sus focos.
2ª LEY:
El vector posición de cualquier planeta respecto del Sol, barre áreas iguales de la elipse en
tiempos iguales.
3ª LEY:
El cuadrado del período de revolución de cada planeta es proporcional al cubo de la distancia
media del planeta al Sol.
T2
R3
=K
Ley de gravitación Universal De Newton
Establece que la fuerza de atracción gravitacional es directamente proporcional al producto
de las masas de los cuerpos interactuantes e inversamente proporcionales al cuadrado de la
distancia que los separa.
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ORIGEN DEL UNIVERSO
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LA TEORÍA DEL BIG BANG
□ Entre 12.000 y 15.000 millones de
años atrás, toda la materia del
Universo estaba concentrada en una
zona extraordinariamente pequeña del
espacio, la cual explotó,
generando la expansión de la materia
en todas direcciones.
Los choques y un cierto desorden
hicieron que la materia se agrupara y
se concentrase más en algunos
lugares del espacio, produciendo la
formación de las primeras estrellas
y galaxias.
LAS ESTRELLAS
□ Son enormes esferas
de gas, principalmente
de hidrógeno y helio, a
muy alta temperatura
y presión que se
mantienen en perfecto
equilibrio y
cohesionadas gracias
a la gravedad.
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__________________________
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Física
LAS GALAXIAS
□ Una galaxia es un grupo de
estrellas, gases y polvo
estelar, que se mantiene
unido por efecto de la
gravedad.
Cada galaxia puede estar
formada por centenares de
miles de millones de estrellas
y otros astros.
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TIPOS DE GALAXIAS
□
Galaxias Elípticas: Presentan la
misma apariencia que un núcleo sin
disco, con una luminosidad
aparentemente uniforme. Carecen de
gas y polvo y están formadas por
estrellas viejas, amarillas y de baja
metalicidad.
□
Galaxias Espirales:
Deben su nombre a los brazos luminosos
con formación estelar dentro del disco que
se prolonga, más o menos logarítmicamente,
desde el núcleo central. Presentan un núcleo
formado por estrellas viejas, y un disco con gran
cantidad de gas y polvo interestelar, lo que indica
formación de estrellas jóvenes, azuladas y muy
metálicas.
TIPOS DE GALAXIAS
□
Lenticulares: Presentan la apariencia
de un núcleo con un disco, pero sin
brazos espirales. Están formadas por
estrellas viejas, poco metálicas, y sin
gas o polvo interestelar.
□ Galaxias Irregulares: Son
galaxias que no presentan simetría
de ningún tipo, no aparece definido
un núcleo ni un disco. Los
ejemplos más notables son las dos
galaxias satélites de nuestra Vía
Láctea: las Nubes de Magallanes.
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LA VELOCIDAD DE LA LUZ
La velocidad de la luz es de 300.000 (km/s).
A esta velocidad:
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•Se da la vuelta entera a la tierra en 0,02 (s).
•Se viaja a la luna en 1,3(s).
•Se llega al Sol en 8,3 (min).
•Se llega a la estrella más cercana en 4,2
__________________________
(años).
Un año luz se denomina la distancia que
recorre la luz en un año, es decir,
1 año luz = 9,46 millones de millones de
kilómetros (9,46· 1012 km).
LA VÍA LÁCTEA
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□ Es nuestra galaxia. Los romanos
la llamaron "Camino de Leche".
Es grande, espiral y puede tener
unos 100.000 millones de
estrellas, entre ellas, el Sol.
LA VÍA LÁCTEA
□ Tipo de Galaxia: espiral.
□ Cantidad de brazos: 2
centrales con ramificaciones
□ Luminosidad: 14.000 millones
de luminosidades solares.
□ Masa total: 1 millón de millones
de masas solares
□ Diámetro: 100.000 años luz.
□ Espesor del disco: 2.000 años
luz.
□ Espesor del bulto central:
6.000 años luz.
□
10
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__________________________
Las estrellas del núcleo están más
agrupadas que las de los brazos.
A su alrededor hay una nube de
hidrógeno, algunas estrellas y
cúmulos estelares.
__________________________
Física
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EL SISTEMA SOLAR
□ Está ubicado en uno
de los brazos de la
espiral de la vía láctea,
a unos 30.000 años luz
del centro y unos
20.000 del extremo.
Cada 225 millones de
años el Sistema Solar
completa un giro
alrededor del centro de
la galaxia. Se mueve a
unos 270 (km) por
segundo.
EL SOL
• Es una esfera gigante de
gas, formada
principalmente de
hidrógeno y helio. Estos
gases son tan calientes
que hacen que el Sol
brille. Este brillo no es
como un fuego que arde,
sino que es una reacción
de estos gases al calor y
a la presión del Sol, lo
que causa que los átomos
se "fusionen." Esta fusión
produce energía nuclear.
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MODELOS DEL SISTEMA SOLAR
□ GEOCÉNTRICO:
La
Tierra está inmóvil en
el centro del universo y
todos los astros giran
en torno a ella.
□ HELIOCÉNTRICO:
Todos
los
planetas
giran en torno al Sol.
11
LOS PLANETAS SISTEMA SOLAR
El sistema solar está formado por una estrella central, el sol, los
cuerpos que la acompañan y el espacio que queda entre ellos.
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__________________________
__________________________
Existen ocho planetas en el sistema solar
Aquí se presentan numerados según su cercanía al Sol
1. Mercurio
2. Venus
4. Marte
5. Júpiter
3. Tierra
6. Saturno
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7. Urano
8. Neptuno
El modelo del sistema solar es heliocéntrico, es decir, todos los
planetas giran en torno al Sol.
__________________________
LEYES DE KEPLER
□ 1ª LEY: Todos los planetas se mueven en órbitas elípticas,
con el Sol en uno de sus focos.
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__________________________
LEYES DE KEPLER
□ 2ª LEY: El vector posición de cualquier
planeta respecto del Sol, barre áreas iguales
de la elipse en tiempos iguales.
B
AA
__________________________
__________________________
__________________________
__________________________
Sol
A = B
Física
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LEYES DE KEPLER
□ 3ª LEY: El cuadrado del período (T) de
revolución
de
cada
planeta
es
proporcional al cubo de la distancia media
(R) del planeta al Sol. Siendo k una
constante, la misma para todos los
planetas.
T2
R3
=κ
__________________________
__________________________
__________________________
__________________________
LEY DE GRAVITACIÓN UNIVERSAL
□ La ley de gravitación universal establece
que todos los cuerpos interactúan entre sí.
F
G  M1  M2
r2
__________________________
__________________________
__________________________
 Nm 2 

G  6,67 1011 
 kg 2 
SÍNTESIS DE LA CLASE
Vía láctea
Sistema solar
Formado por
Estrellas
Los planetas
Mercurio
Júpiter
Venus
Saturno
Tierra
Urano
Marte
Neptuno
Regido por
Leyes de
Kepler
Contiene al
Ley de
gravitación
universal
Sol
Representado
por modelos
Asteroides
y cometas
Geocéntrico
Heliocéntrico
13
El universo y el sistema solar
1.
El primer modelo heliocéntrico, fue presentado por:
A)
B)
C)
D)
E)
2.
El primero en determinar que las órbitas de los planetas eran elípticas fue:
A)
B)
C)
D)
E)
3.
Tierra
Júpiter
Saturno
Urano
Neptuno
La primera ley de Kepler propone que:
A)
B)
C)
D)
E)
4
Galileo Galilei
Nicolás Copérnico
Tycho Brahe
Johanes Kepler
Isaac Newton
El planeta de mayor masa del sistema solar es:
A)
B)
C)
D)
E)
4.
Ptolomeo
Copérnico
Brahe
Kepler
Newton
El Sol se mueve en órbita circular en torno a la Tierra.
La Tierra se mueve en círculos en torno al Sol.
Los planetas siguen trayectorias elípticas en torno al Sol.
El Sol sigue una trayectoria elíptica en torno a la Tierra.
La tierra se ubica en el foco de una trayectoria elíptica.
Física
5.
“Son galaxias que no presentan simetría de ningún tipo, no aparece definido un núcleo ni
un disco” Esta definición corresponde a galaxias de tipo
A)
B)
C)
D)
E)
6.
espirales.
lenticulares
irregulares.
elípticas.
elípticas y lenticulares.
Según la teoría de gravitación universal, ¿cuál(es) de las siguientes condiciones son
necesarias para que dos cuerpos ejerzan una mayor fuerza entre sí?
I)
II)
III)
Las masas de los cuerpos se incrementan.
La distancia entre los cuerpos se incrementa.
La distancia entre los cuerpos disminuye.
Es(son) correctas
A)
B)
C)
D)
E)
7.
En el Sistema solar, el planeta que tiene el día más largo es:
A)
B)
C)
D)
E)
8.
sólo I.
sólo II.
sólo III.
sólo I y II.
sólo I y III.
Mercurio
Venus
Tierra
Júpiter
Marte
“La recta que une a un planeta con el Sol, describe áreas iguales en tiempos iguales”. Esta
ley implica que el planeta se mueve
A)
B)
C)
D)
E)
siempre con la misma rapidez.
más de prisa cuando pasa cerca del Sol.
más lento cuando pasa cerca del Sol.
más de prisa en los equinoccios.
en una trayectoria circunferencial.
9.
Dos planetas de masas M y m se atraen con una fuerza F cuando se encuentran
separados por una distancia R. Si los planetas se separan al doble de su distancia inicial,
entonces la nueva fuerza entre ambos estaría dada por:
A)
B)
C)
D)
E)
10.
F/4
4F
16F
F/16
F
En la figura se muestran las posiciones de un planeta en su órbita. Si las posiciones se
registraron cada hora, entonces, se afirma :
I)
II)
III)
El período orbital es de 12 horas.
Las superficies achuradas son iguales.
La rapidez en A es mayor que la rapidez en B.
Es (o son) correctas
A)
B)
C)
D)
E)
11.
B
sólo I
sólo I y II
sólo I y III
sólo II y III
Ninguna
Si el radio de la órbita de un satélite alrededor de un planeta se cuadruplica, entonces el
período de dicho satélite alrededor del planeta se
A)
B)
C)
D)
E)
16
A
duplica.
cuadruplica. multiplica
por ocho. reduce a la
cuarta parte. reduce a la
octava parte.
Física
12.
“Enormes esferas de gas, principalmente de hidrógeno y helio, a muy alta temperatura y
presión que se mantienen en perfecto equilibrio y cohesionadas gracias a la gravedad”
Esta definición se refiere a:
A)
B)
C)
D)
E)
13.
El sistema solar está ubicado
A)
B)
C)
D)
E)
14.
El sistema solar.
La tierra.
La vía láctea.
Las estrellas.
Las galaxias.
en el centro de la vía láctea.
en uno de los brazos de la espiral de la vía láctea.
cercano a la vía láctea.
en una galaxia de tipo lenticular.
en una galaxia de tipo elíptica.
Un objeto, colocado entre la Tierra y la Luna queda sujeto a la acción de las fuerzas de
atracción de ambos. Existe una posición en la cual estas fuerzas están en equilibrio. En la
figura, ¿qué punto(s) puede(n) representar la situación?
I)
II)
III)
P1
P2 (punto medio)
P3
A)
B)
C)
D)
E)
Sólo I.
Sólo II.
Sólo III.
Sólo I y II.
Sólo II y III.
P1
P2
P3
Tierra
Luna
15.
Imagine que la masa del Sol se cuadruplicara. Para que la fuerza de atracción del Sol sobre
la Tierra no sufriese alteración, la distancia entre el Sol y la Tierra debería
A)
B)
C)
D)
E)
16.
El período de traslación del planeta Venus en torno al Sol es menor que el de la Tierra,
donde, por las leyes de Kepler, se tiene que:
A)
B)
C)
D)
E)
17.
cuadruplicarse.
reducirse a la cuarta parte.
duplicarse.
reducirse a la mitad.
volverse ocho veces mayor.
la masa de Venus es menor que la de la Tierra.
El radio de la órbita de Venus es menor que el de la Tierra.
Venus está más distante del Sol que la Tierra.
El diámetro de Venus es menor que el de la Tierra.
El período de rotación de Venus es menor que el de la Tierra.
¿De cuántos años aproximadamente será el período de un planeta, girando en torno
al Sol, si la distancia desde su centro de gravedad hasta el sol es de 4 veces la distancia
Tierra – Sol?
A)
B)
C)
D)
E)
8 años
23 años 64
años 512
años Otro
valor
Física
18.
La elipse mostrada en la figura representa la trayectoria de Júpiter en torno al Sol.Todas
las área sombreadas son iguales entre sí. Si Júpiter tarda un año en recorrer el arco AB,
¿cuánto tarda en recorrer el arco CD?
A)
B)
C)
D)
E)
19.
1año
2años
3 años
4 años
8 años
A
H
G
F
E
B
C
D
El sistema geocéntrico de Ptolomeo establecía:
I)
II)
III)
Los planetas giran en torno a la Tierra.
Los planetas describen órbitas circulares.
Los planetas describen órbitas elípticas.
Es(o son) correctas
A)
B)
C)
D)
E)
20.
sólo I.
sólo II.
sólo III.
sólo I y II.
sólo I y III.
Con respecto a la ley de gravitación universal, es correcto afirmar:
I)
II)
III)
La fuerza de atracción de la Tierra sobre un satélite artificial es nula porque está
muy alejado de su centro.
Un cohete ya no es atraído por la Tierra una vez que llegue a regiones fuera de la
atmósfera terrestre.
La fuerza de atracción de la Tierra hace variar la dirección de la velocidad de un
satélite que se encuentra en órbita en torno a la Tierra.
Es(o son) correctas
A)
B)
C)
D)
E)
sólo I.
sólo II.
sólo III.
sólo I y II.
I, II y III.