Question 1

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¿Cuál es la velocidad de lanzamiento de un satélite de 800 kg que describe una órbita circular en torno a la Tierra a una altura de 1000 km ? Expresa el resultado en m/s.

Datos:

MTierra= 5.98·1024 kg

RTierra= 6370 km

G=6.67·10-11 N·m2·kg-2


Para resolver este problema vamos a aplicar el principio de conservación de la energía mecánica. Suponemos por tanto despreciables los efectos del rozamiento en el lanzamiento del satélite.

Sabemos por tanto que la suma de la energía cinética y de la energía potencial tiene el mismo valor en el momento del lanzamiento y en órbita.

Recordamos las expresiones con las que se calculan cada tipo de energía:

Energía cinética Energía potencial
Lanzamiento 1 half m v subscript l a n z end subscript squared negative G times fraction numerator M times m over denominator R subscript T i e r r a end subscript end fraction
Órbita 1 half m v subscript o r b end subscript squared negative G times fraction numerator M times m over denominator r subscript o r b end subscript end fraction

Recordamos que la velocidad orbital se puede calcular aplicando la siguiente expresión:

v subscript o r b end subscript equals square root of fraction numerator G M over denominator r subscript o r b end subscript end fraction end root (I)

El radio de órbita es la suma del radio terrestre y la altura a la que se encuentra el satélite:

rorb=km=m

Sustituyendo en la expresión I podemos determinar la velocidad en órbita:

vorb=m/s

Ya estamos en disposición de determinar la energía cinética y potencial en órbita así como la energía potencial en el momento del lanzamiento.

Energía cinética Energía potencial
Lanzamiento 0.5·800·v subscript l a n z end subscript squared ·10J
Órbita ·10J ·10J

Imponemos ahora que la energía mecánica en el momento del lanzamiento es igual a la energía mecánica en órbita.

400·v subscript l a n z end subscript squared+·10=·10 negative 4.33·1010

400·v subscript l a n z end subscript squared negative 5.01·1010=·10

400·v subscript l a n z end subscript squared=·10

Hemos obtenido una ecuación de la que se puede despejar la velocidad de lanzamiento:

vlanz=·10m/s

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