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Fisica 2° · 2024
Libro de Física 2 BGU

Ministerio de Educación del Ecuador

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Cinturones de cometas, Kuiper y Oort: preguntas de comprensión

📄 ejercicios fisica 🎓 bachillerato · 2° BGU Ecuador 🇪🇨 EC 🗣 Español
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Respuesta rápida

1.b: Cinturón principal, cinturón de Kuiper y nube de Oort. 1.c: Entre Marte y Júpiter (≈2,1–3,3 UA). 1.d: No. 1.e: Cinturón de Kuiper, porque va más allá de Neptuno. 1.f: Plutón (1930). 1.g: Nube de Oort. 2.a: Muy lejanos y lentos por la 3.ª ley de Kepler. 2.b: 1 UA ≈ 1,5×10¹¹ m ≈ 149,6 millones de km. 2.c: No limpió su órbita; UAI 2006 → planeta enano. 2.d: 400 UA ≈ 6×10¹⁰ km; la luz tarda ≈2,3 días (ida).

📚 exercise fisica ⭐⭐ Dificultad 2/5 ⏱ 4 min lectura

Solución — Página 220

Fisica 2° · 2024

1
Ejercicio 1

Preguntas de identificación sobre los cuerpos del sistema solar externo.

b
Parte 1.b

Indico cuáles son las tres regiones principales donde se encuentran los cometas.

  1. El cinturón principal (cinturón de asteroides), situado entre Marte y Júpiter.
  2. El cinturón de Kuiper, más allá de la órbita de Neptuno.
  3. La nube de Oort, la región más externa y de forma esférica.
Respuesta

Cinturón principal (asteroides), cinturón de Kuiper y nube de Oort.

c
Parte 1.c

¿En dónde se encuentran la mayoría de los asteroides?

  1. Se concentran en el cinturón de asteroides.
  2. Esa zona está entre las órbitas de Marte y Júpiter.
  3. La distancia promedio al Sol es de unos 2{,}1 a 3{,}3 UA.
Respuesta

En el cinturón principal, entre Marte y Júpiter (a ≈ 2{,}1–3{,}3 UA del Sol).

d
Parte 1.d

¿Existen cometas en el cinturón principal?

  1. El cinturón principal está formado casi exclusivamente por asteroides rocosos y metálicos.
  2. Los cometas, al ser cuerpos helados con volátiles (agua, CO_2), se hallan en las regiones más lejanas y frías.
  3. Por eso los cometas se localizan en el cinturón de Kuiper y en la nube de Oort.
Respuesta

No. Los cometas no pertenecen al cinturón principal; se encuentran en el cinturón de Kuiper y en la nube de Oort.

e
Parte 1.e

¿A qué cinturón se le conoce como Neptuniano y por qué?

  1. El cinturón de Kuiper se denomina también cinturón transneptuniano o neptuniano.
  2. Esto se debe a que se extiende más allá de la órbita de Neptuno.
  3. Sus límites típicos van desde unas 30 UA hasta unas 50 UA del Sol.
Respuesta

El cinturón de Kuiper (transneptuniano), porque se localiza más allá de la órbita de Neptuno.

f
Parte 1.f

¿Cuál fue el primer objeto helado identificado en el cinturón de Kuiper?

  1. Plutón, descubierto en 1930, es el primer objeto helado conocido de esa zona.
  2. Posteriormente, en 1992, se identificó 1992 ext{ QB}_1 (Albion), el primer KBO confirmado después de Plutón.
Respuesta

Plutón (1930); el primer KBO confirmado posteriormente fue 1992 QB₁ (Albion), en 1992.

g
Parte 1.g

¿En qué cinturón se encuentran los cometas de la familia del "Cometa Halley"?

  1. Los cometas de período corto (menos de 200 años), como Halley con T ≈ 76 años, provienen de las regiones externas.
  2. Halley es un cometa peridílico cuyo origen se vincula con la nube de Oort (con aportes del disco disperso cercano).

Respuesta

En la nube de Oort (cometas de período corto tipo Halley).

2
Ejercicio 2
a
Parte 2.a

¿Por qué es difícil observar el movimiento de los objetos helados presentes en el cinturón de Kuiper?

  1. Están muy alejados: entre 30 y 50 UA del Sol.
  2. Por la tercera ley de Kepler, T^2 ∝ a^3, a mayor semieje mayor a, mayor período T: por eso sus órbitas duran cientos de años.
  3. Al ir muy despacio, su desplazamiento angular contra las estrellas de fondo es mínimo durante observaciones cortas.
  4. Además son pequeños y de bajo albedo (muy oscuros), por lo que apenas reflejan luz.

Respuesta orientativa: Por la enorme distancia y el gran período orbital (ley de Kepler T^2 ∝ a^3), que hace que se desplacen con extrema lentitud; se suman su pequeño tamaño y su baja reflectividad.

b
Parte 2.b

¿Cuánto equivale una unidad astronómica?

  1. La UA es la distancia media Tierra–Sol.
  2. 1 µa = 1{,}495978707 imes 10^{11}  \text{m} ≈ 1{,}5 imes 10^{11}  \text{m}.
  3. Equivalencias: 1 ¥a ≈ 149{,}6  \text{millones de km} y, en segundos-luz, 1 µa ≈ 499  \text{s} ≈ 8{,}3  \text{min}.
Respuesta

1 µa ≈ 1{,}5 imes 10^{11}  \text{m} ≈ 149{,}6  \text{millones de km}.

c
Parte 2.c

Explico con fundamentos por qué Plutón ya no es considerado un planeta.

  1. En 2006 la UAI estableció tres condiciones para un planeta.
  2. Debe orbitar al Sol: Plutón la cumple.
  3. Debe tener masa suficiente para alcanzar forma esférica (equilibrio hidrostático): Plutón la cumple.
  4. Debe haber limpiado su órbita de otros cuerpos: Plutón no la cumple, pues comparte la zona con objetos del cinturón de Kuiper.
  5. Además, su órbita está inclinada respecto al plano eclíptico y es excéntrica (entre 29{,}7 y 49{,}3 UA).

Respuesta orientativa: Plutón incumple el tercer criterio de la UAI (2006): no dominó ni limpió su órbita, la cual comparte con numerosos objetos del cinturón de Kuiper; por eso se clasifica como planeta enano.

d
Parte 2.d

Argumento si la distancia promedio a la que se encuentran los cuerpos helados en el cinturón de Oort es de 400 UA.

  1. En metros: d = 400 × 1{,}5 imes 10^{11}  \text{m} = 6{,}0 imes 10^{13}  \text{m}.
  2. En kilómetros: d = 400 × 149{,}6  \text{millones de km} ≈ 5{,}98 imes 10^{10}  \text{km}.
  3. Tiempo que tarda la luz: t =  \frac{d}{c} =  \frac{5{,}98 imes 10^{10}  \text{km}}{3 imes 10^{5}  \text{km/s}} ≈ 2{,}0 imes 10^{5}  \text{s} ≈ 55{,}6  \text{h} ≈ 2{,}3  \text{días}.
  4. En años-luz: 1  \text{al} = 9{,}46 imes 10^{12}  \text{km}, luego d ≈  \frac{5{,}98 imes 10^{10}}{9{,}46 imes 10^{12}}  \text{al} ≈ 0{,}0063  \text{al} ≈ 23  \text{días-luz}.
  5. Comparación: 400 µa equivale a unas 13 veces la distancia del cinturón de Kuiper y 400 veces la Tierra–Sol, lo que confirma que es la región más remota e inaccesible del sistema solar.

Respuesta orientativa: Con 400 µa ≈ 6{,}0 imes 10^{10}  \text{km}, la luz solar tarda unos 2{,}3 días en llegar y 4{,}6 días en regresar; es la región más externa del sistema solar, lo que explica la dificultad para observarla.

Contenido de la página

Preguntas de repaso — Texto de Física (pág. 219)

1. Continuación de las preguntas de identificación

  • b) Indico cuáles son las tres regiones principales de cometas.
  • c) ¿En dónde se encuentran la mayoría de los asteroides?
  • d) ¿Existen cometas en el cinturón principal?
  • e) ¿A qué cinturón se le conoce como Neptuniano y por qué?
  • f) ¿Cuál fue el primer objeto helado identificado en el cinturón de Kuiper?
  • g) ¿En qué cinturón se encuentran los cometas de la familia del "Cometa Halley"?

2. Respondo las siguientes preguntas

  • a) ¿Por qué es difícil observar el movimiento de los objetos helados presentes en el cinturón de Kuiper?
  • b) ¿Cuánto equivale una unidad astronómica?
  • c) Explico con fundamentos ¿por qué Plutón ya no es considerado un planeta?
  • d) Argumento si la distancia promedio a la que se encuentran los cuerpos helados en el cinturón de Oort es de 400 (UA).

Ejemplos resueltos

Calcular el tiempo que tarda la luz solar en recorrer 400 UA.

d = 400 \times 1{,}5 \times 10^{11} \, \text{m} = 6{,}0 \times 10^{13} \, \text{m}. Luego t = \frac{d}{c} = \frac{6{,}0 \times 10^{13}}{3 \times 10^{8}} \, \text{s} = 2{,}0 \times 10^{5} \, \text{s} \approx 55{,}6 \, \text{h} \approx 2{,}3 \, \text{días} (ida); ≈ 4,6 días ida y vuelta.

Tabla

Región Distancia al Sol Contenido
Cinturón principal ≈ 2,1 – 3,3 UA Asteroides rocosos
Cinturón de Kuiper ≈ 30 – 50 UA Objetos helados (KBO), Plutón
Nube de Oort ≈ 2 000 – 100 000 UA Cometas de período largo y tipo Halley
Magnitud Valor
1 UA 1,496 × 10¹¹ m ≈ 149,6 millones de km
1 año-luz 9,46 × 10¹² km
400 UA ≈ 5,98 × 10¹⁰ km (≈ 0,0063 al)
Tiempo de la luz a 400 UA ≈ 2,3 días (ida), 4,6 días (ida y vuelta)

Diagrama

mindmap
  root((Cuerpos del sistema solar))
    Cinturón principal
      Asteroides rocosos
      2,1–3,3 UA
      Entre Marte y Júpiter
    Cinturón de Kuiper
      Cuerpos helados (KBO)
      30–50 UA
      Más allá de Neptuno
      Plutón (1930)
    Nube de Oort
      Cometas de largo período
      ~2 000–100 000 UA
      Familia tipo Halley
      400 UA ≈ 6×10¹⁰ km

Fórmulas y ecuaciones

1 UA = 149,6 millones de km = 1,5 × 10¹¹ m

T² ∝ a³ (tercera ley de Kepler)

t = d/c para el tiempo de tránsito de la luz

T^{2} \propto a^{3}

d = 400 \times 1{,}496 \times 10^{11} \, \text{m} = 5{,}98 \times 10^{10} \, \text{km}

t = \frac{d}{c} = \frac{5{,}98 \times 10^{10} \, \text{km}}{3 \times 10^{5} \, \text{km/s}} \approx 2{,}0 \times 10^{5} \, \text{s}

1 \, \text{al} = 9{,}46 \times 10^{12} \, \text{km}

1 \, \text{UA} = 1{,}495978707 \times 10^{11} \, \text{m}

Glosario (6)

Unidad astronómica (UA)
Distancia media entre la Tierra y el Sol, aproximadamente 149,6 millones de km (1,5 × 10¹¹ m).
Cinturón de Kuiper
Región transneptuniana de cuerpos helados ubicada entre unas 30 y 50 UA del Sol, más allá de la órbita de Neptuno.
Nube de Oort
Hipotética nube esférica de cuerpos helados que rodea el sistema solar entre unas 2 000 y 100 000 UA.
Planeta enano
Cuerpo celeste que orbita al Sol y tiene forma esférica, pero no ha limpiado su órbita de otros objetos (criterios UAI 2006).
Cinturón principal
Zona del sistema solar ubicada entre las órbitas de Marte y Júpiter donde se concentra la mayoría de los asteroides.
Cometa de período corto
Cometa con período orbital inferior a 200 años, como el Cometa Halley (~76 años).

Preguntas para practicar

¿Por qué es difícil observar el movimiento de los objetos helados del cinturón de Kuiper?

Porque están a 30–50 UA, donde por T² ∝ a³ sus órbitas son muy largas y lentas; además son pequeños y de bajo albedo, de modo que su desplazamiento angular es apenas perceptible.

¿Por qué Plutón ya no es considerado un planeta?

Incumple el tercer criterio de la UAI (2006): no ha limpiado ni dominado su órbita, la cual comparte con otros cuerpos del cinturón de Kuiper; por eso se clasifica como planeta enano.

¿Qué evidencia apoya la existencia de la nube de Oort?

La distribución casi isotrópica de los cometas de gran período y la presencia de cometas de período corto tipo Halley, cuya procedencia se remonta a esa región exterior.

Temas y conceptos clave

Cuerpos del sistema solarCinturón de asteroidesCinturón de KuiperNube de OortUnidad astronómicaReclasificación de Plutóncinturón principalcinturón de Kuiper (transneptuniano/neptuniano)nube de Oortcometas de período corto tipo Halleyunidad astronómica (UA)planeta enanotercera ley de Kepleraño-luz

Fuentes y referencias

  • Definición de unidad astronómica, IAU (2012): 1 UA = 149 597 870 700 m
  • Resolución de la UAI (2006) sobre la definición de planeta
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Preguntas que la gente también hace

¿Cuáles son las tres regiones principales donde se ubican los cometas?
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¿Por qué Plutón fue reclasificado como planeta enano?
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¿Qué es una unidad astronómica y cuántos kilómetros equivale?
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📌 Antes de leer esto
  • • Órbitas y movimiento de los planetas
  • • Tercera ley de Kepler (T² ∝ a³)
  • • Distancia Tierra–Sol y sistemas de unidades
  • • Velocidad de la luz y año-luz
Siguiente tema sugerido
Formación del Sistema Solar y evolución estelar: nebulosa, disco de acreción y planetesimales.
📝 Transcripción de la página (texto seleccionable) 505 caracteres

b) Indico ¿cuáles son las tres regiones principales de cometas?

  1. Respondo las siguientes preguntas:

a) ¿Por qué es difícil observar el movimiento de los objetos helados presentes en el cinturón de Kuiper?

( y

KC y

b) ¿Cuánto equivale una unidad astronómica?

( y XY y c) Explico con fundamentos ¿por qué Plutón ya no es considerado un planeta?

'8 > XY y

d) Argumento si la distancia promedio a la que se encuentran los cuerpos helados en el cinturón de Oort es de 400 (UA).

Texto de Física \ 549

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