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Ejercicio de examen: Problema Gravitación Extremadura 2023 – Oposiciones Secundaria Física y Química
examen-gravitacion-extremadura
En la preparación de la parte práctica para las Oposiciones de Profesorado de Secundaria resulta muy útil repetir ejercicios de convocatorias anteriores, independientemente de la Comunidad Autónoma. Esto te permite hacerte una idea del nivel de dificultad o el estilo de los problemas que te vas a encontrar en el momento del examen. Hoy resolvemos un ejercicio de física, de la parte de gravitación, que aunque pueda parecer un área sencilla, los ejercicios de examen siempre tienen un punto más de dificultad.
Este es un problema de Extremadura, en la convocatoria de 2023. El objetivo es calcular distintos parámetros para una situación de reabastecimiento de la Estación Espacial Internacional (ISS) con un vehículo de transferencia automático. Esto se realiza mediante cohetes y órbitas de transferencia, logrando que ambas aeronaves coincidan en un punto concreto de la órbita de la Estación.
En el vídeo de resolución cometemos una pequeña errata en el apartado c. Pero hemos regrabado el vídeo con la resolución correcta.
ENUNCIADO
La Estación Espacial Internacional (ISS) depende del continuo envío de combustible, aire y agua para su tripulación, además del equipamiento necesario para realizar experimentos. Cada 12 meses, el vehículo de transferencia automático (ATV) es puesto en órbita por un Ariane-5 desde el puerto espacial europeo en la Guayana Francesa (Sudamérica) para reabastecer y «repropulsar» (re-boost) la Estación.
El ATV es lanzado a una órbita circular de 300 km, desde la cual se inyecta en una órbita elíptica de transferencia que lo lleva al encuentro de la ISS a 350 km de altura. Considerando la órbita de la ISS fija en el espacio y la Tierra rotando debajo, determinar:
a. Encuentra el valor de la constante de la tercera ley de Kepler y el periodo de una órbita elíptica.
b. ¿Cuál es el periodo de una órbita elíptica alrededor de la Tierra con un semieje mayor de 6703 km?
c. ¿Qué ángulo ϕ debe haber entre el ATV y la ISS para que al insertar el ATV en la órbita de transferencia lleguemos con éxito al punto de encuentro?
La resolución la desarrolla nuestro profesor del área de Física, Javier:
Antes de realizar ejercicios como estos, es recomendable revisar los aspectos fundamentales de la física gravitacional. Para ello puedes usar «Física para la ciencia y la tecnología, Vol. 1: Mecánica, oscilaciones y ondas, termodinámica» de Tipler – Mosca o «Física general» de Burbano. Además, puede ser útil consultar las fórmulas y tablas de matemática aplicada de Schaum, y realizar más problemas similares que encontrarás en «Problemas de Física» de Burbano.
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