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Fisica 3° · 2024
Libro de Física 3 BGU

Ministerio de Educación del Ecuador

207/273

Actividades: Las mareas en la Tierra y la fuerza gravitatoria de la Luna

📄 ejercicios fisica 🎓 bachillerato · 3° BGU Ecuador 🇪🇨 EC 🗣 Español
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Respuesta rápida

1.a La gravedad de la Luna atrae los océanos y forma protuberancias (mareas). 1.b La masa terrestre es ~81 veces la lunar y estamos mucho más cerca de ella. 1.c Marea alta en el lado cercano a la Luna. 1.d F_{L} ≈ 2,3×10⁻³ N vs. F_{T} ≈ 686 N.

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

Solución — Página 207

Fisica 3° · 2024

1
Ejercicio 1

Leer el problema sobre la influencia de la Luna en las mareas terrestres y explicar las ideas físicas centrales.

El enunciado presenta tres ideas clave:

  1. La Luna incide directamente sobre el movimiento de las mareas de los océanos de la Tierra.
  2. Esta influencia se explica por la fuerza gravitatoria: la gravedad de la Luna atrae los océanos hacia ella.
  3. También existe atracción gravitatoria de la Luna sobre el ser humano, pero es casi imperceptible porque la atracción de la Tierra es mucho mayor.
a
Parte 1.a

¿Por qué la Luna provoca las mareas?

Porque la Luna ejerce una fuerza gravitatoria sobre la Tierra y sus océanos. Según la ley de gravitación universal de Newton,

F = G\,\frac{m_1\,m_2}{r^{2}}

el agua de los océanos, que está en la superficie del planeta, es atraída hacia la Luna, formando una protuberancia (marea alta) en el lado de la Tierra más cercano a la Luna. En el lado opuesto aparece otra protuberancia por el desbalance de fuerzas (el lado lejano experimenta una atracción menor que la del centro terrestre).

Respuesta

La gravedad de la Luna atrae los océanos, levantando el agua en forma de protuberancias y causando mareas altas.

b
Parte 1.b

¿Por qué la atracción de la Luna sobre una persona es casi imperceptible?

Porque la atracción que ejerce la Tierra sobre nosotros es mucho mayor. La Tierra es mucho más masiva que la Luna (M_{T} \approx 81\,M_{L}) y estamos mucho más cerca de su centro, por lo que, aplicando F = G\,\frac{m_1\,m_2}{r^{2}}, la fuerza gravitatoria terrestre domina ampliamente. Solo se puede percibir indirectamente en las mareas, donde la diferencia de fuerzas sobre el agua es relevante.

Respuesta

Porque la masa de la Tierra es mucho mayor que la de la Luna y estamos mucho más cerca de ella, de modo que la gravedad terrestre es incomparablemente mayor.

c
Parte 1.c

¿Qué fenómeno se observa en los océanos según el texto?

El agua es empujada ligeramente hacia la Luna, formando una protuberancia o marea alta en el lado del planeta más próximo a la Luna.

Respuesta

Una protuberancia (marea alta) del agua en el lado de la Tierra cercano a la Luna.

d
Parte 1.d

Relación fuerza–masa–distancia (aplicación)

Si la masa de la Luna es M_{L} = 7{,}35\times10^{22}\,\text{kg} y su distancia media a la Tierra es r = 3{,}84\times10^{8}\,\text{m}, la atracción sobre una persona de masa m = 70\,\text{kg} es

F_{L} = G\,\frac{M_{L}\,m}{r^{2}} = 6{,}67\times10^{-11}\times\frac{7{,}35\times10^{22}\times70}{(3{,}84\times10^{8})^{2}}

F_{L} \approx 6{,}67\times10^{-11}\times\frac{5{,}15\times10^{24}}{1{,}47\times10^{17}} \approx 2{,}3\times10^{-3}\,\text{N}

Comparando con el peso terrestre

F_{T} = m\,g = 70\times9{,}8 \approx 686\,\text{N}

se obtiene

\frac{F_{L}}{F_{T}} = \frac{2{,}3\times10^{-3}}{686} \approx 3{,}4\times10^{-6}

Es decir, la atracción lunar es unas 300 000 veces menor que la terrestre: por eso es casi imperceptible.

Respuesta

F_{L} \approx 2{,}3\times10^{-3}\,\text{N} frente a F_{T} \approx 686\,\text{N}.

Contenido de la página

ACTIVIDADES

1. Leo el siguiente problema y realizo las actividades a continuación:

La Luna tiene una incidencia directa sobre el movimiento de las mareas en los océanos de la Tierra. Esto se debe a la fuerza gravitatoria, ya que la gravedad atrae los océanos hacia ella.

Asimismo, existe una atracción gravitatoria por parte de la Luna hacia el ser humano, sin embargo, es casi imperceptible ya que la atracción ejercida por la Tierra es mucho mayor que la aplicada por la Luna.

En los océanos se puede ver cómo estos son empujados ligeramente hacia la gravedad de la Luna, causando una protuberancia o marea alta en el lado de la Tierra más cercano a la Luna.

(Imagen: la Tierra con una protuberancia acuática en el lado cercano a la Luna; la Luna orbita alrededor del planeta siguiendo una órbita punteada. Fuente: https://n9.cl/ztm7b)

Página 206 · Texto de Física

Ejemplos resueltos

¿Por qué la Luna forma una marea alta en el lado de la Tierra cercano a ella?

La Luna ejerce una fuerza gravitatoria sobre los océanos, F = G\,\frac{M_L\,m}{r^{2}}, que atrae el agua hacia ella. Como el lado cercano está más próximo a la Luna, r es menor y la fuerza es mayor, elevando el agua en forma de protuberancia: la marea alta.

Tabla

Cuerpo Masa aproximada Distancia a la Tierra Atracción sobre una persona de 70 kg
Tierra 6{,}0\times10^{24}\,\text{kg} r \to 0 (en superficie) \approx 686\,\text{N} (peso)
Luna 7{,}35\times10^{22}\,\text{kg} 3{,}84\times10^{8}\,\text{m} \approx 2{,}3\times10^{-3}\,\text{N}

Diagramas (2)

flowchart LR
    A[Luna] -->|Fuerza gravitatoria| B(Océanos Tierra)
    B --> C[Protuberancia / marea alta]
    D[Tierra] -->|Gravedad terrestre mucho mayor| E(Ser humano)
flowchart TD
    A[Mareas] --> B[Atracción gravitatoria de la Luna]
    B --> C[Protuberancia en el lado cercano]
    B --> D[Segunda marea en el lado lejano]

Fórmulas y ecuaciones

F = G\,\frac{m_1\,m_2}{r^{2}}

F = G\,\frac{m_1\,m_2}{r^{2}}

F_{T} = m\,g

\frac{F_{L}}{F_{T}} \approx 3{,}4\times10^{-6}

Glosario (4)

Gravedad
Fuerza de atracción que ejerce un cuerpo con masa sobre otro cuerpo; en la superficie terrestre hace que los objetos pesen hacia el centro del planeta.
Marea
Ascenso y descenso periódico del nivel del mar, causado principalmente por la atracción gravitatoria de la Luna y del Sol.
Protuberancia
Abultamiento o saliente; en este caso, el bulto de agua que se forma en el lado del planeta cercano a la Luna.
Fuerza gravitatoria
Atracción mutua entre dos cuerpos con masa, descrita por la ley de gravitación universal.

Preguntas para practicar

¿Por qué la Luna provoca las mareas en la Tierra?

Porque la gravedad de la Luna atrae el agua de los océanos, levantándola en forma de protuberancia en el lado del planeta más próximo a ella, lo que se manifiesta como marea alta.

¿Por qué la atracción de la Luna hacia el ser humano es casi imperceptible?

Porque la masa de la Tierra es mucho mayor (~81 veces la de la Luna) y estamos mucho más cerca de ella; aplicando la ley de gravitación universal, la fuerza terrestre es miles de veces superior a la lunar.

¿Qué relación tiene la distancia con la fuerza gravitatoria?

La fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia: al duplicar r, la fuerza se reduce a un cuarto (ley de gravitación universal).

Temas y conceptos clave

Incidencia de la Luna en las mareasFuerza gravitatoria terrestre y lunarProtuberancia oceánica y marea altafuerza gravitatoriagravedadmarea altaprotuberanciaatracción lunar imperceptible

Fuentes y referencias

  • https://n9.cl/ztm7b
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Preguntas que la gente también hace

¿Por qué la Luna provoca las mareas en la Tierra?
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¿Por qué no sentimos la atracción gravitatoria de la Luna?
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¿Cómo afecta la distancia a la fuerza gravitatoria?
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📌 Antes de leer esto
  • • Concepto de masa y peso
  • • Idea de fuerza de gravedad
  • • Ley de gravitación universal de Newton
Siguiente tema sugerido
Actividades de aplicación sobre mareas: fases lunares y su relación con mareas vivas y muertas (pág. 208)
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"ACTIVIDADES

)

  1. Leo el siguiente problema y realizo las actividades a continuación:

La Luna tiene una incidencia directa sobre el movimiento de las mareas en los océanos de la Tierra. Esto se debe a la fuerza gravitatoria, ya que la gravedad atrae los océanos

hacia ella.

Fuente: https://n9.cl/ztm7b

Asimismo, existe una atracción gravitatoria por parte de la Luna hacia el ser humano, sin embargo, es casi imperceptible ya que la atracción ejercida por la Tierra es mucho mayor que la aplicada por la Luna.

En los océanos se puede ver cómo estos son empujados ligeramente hacia la gravedad de la Luna, causando una protuberancia o marea alta en el lado de la Tierra más cercano a la Luna.

206 Texto de Fisica

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