• Asignatura: Física
  • Autor: sebasgonzalez014
  • hace 8 años

Una nave espacial tarda aproximadamente 5 días en llegar a la Luna. ¿Cuál es la velocidad en unidades del sistema MKS con la cual debe viajar para llegar a marte desde la tierra? (1mi=1,609Km)

983,88 m/s
893,88 m/s
489,88 m/s
948,88 m/s

Respuestas

Respuesta dada por: frankinepapu
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Respuesta:

El propósito de este programa es el de enviar una nave espacial desde la Tierra a Marte y regresar de nuevo a la Tierra siguiendo una trayectoria semielíptica denominada órbita de transferencia de Hohmann. Se supone que las órbitas de la Tierra y Marte son circulares y que las únicas fuerzas sobre la nave espacial son las debidas a la acción del Sol, despreciándose las influencias mutuas entre planetas y de estos con la nave.

Primero, tenemos que realizar el viaje de ida desde la Tierra a Marte. Observaremos las magnitudes de las velocidades angulares de ambos planetas. ¿Cuál ha de ser la distancia angular entre la Tierra y Marte en el momento del lanzamiento para que la nave llegue a Marte?. ¿Qué planeta ha de ir por delante?.Una vez que se haya alcanzado el planeta Marte, nos formularemos las mismas preguntas para realizar el viaje de regreso a la Tierra.

Movimiento de los planetas.

Supondremos que los planetas, Marte y la Tierra describen órbitas circulares alrededor del Sol

Aplicando la ecuación de la dinámica del movimiento circular uniforme,

GMmr2=mv2r  v=GMr−−−−√

Donde M=1.98·1030 kg es la masa del Sol, G=6.67·10-11 Nm2/kg2, y r es el radio de la trayectoria circular que describe el planeta.  

Para la Tierra rt=1.49·1011 m, por lo que vt=29772.6 m/s

Para Marte rm=2.28·1011 m, por lo que vm=24067.3 m/s

Órbita de transferencia de Hohmann

Supondremos despreciables la influencia de los planetas sobre el movimiento de la nave espacial en su trayecto de la Tierra a Marte. La nave describirá una órbita elíptica uno de cuyos focos está en el Sol, su perihelio será el radio de la Tierra r1=1.49·1011 m y su afelio el radio de Marte r2=2.28·1011 m.

Conocidos r1 =rt y r2 =rm podemos determinar la velocidad de la nave espacial en el perihelio v1 y en el afelio v2 aplicando las propiedades de la fuerza de atracción.

La fuerza de atracción entre la nave y el Sol es central, el momento angular permanece constante.

mr1·v1·sin90º=m·r2·v2·sin90º

La fuerza de atracción es conservativa, la energía total permanece constante

12mv21−GMmr1=12mv22−GMmr2

Resolvemos el sistema de dos ecuaciones con dos incógnitas despejando v1 y v2

v1=2GMr2r1(r1+r2)−−−−−−−−−√   v2=2GMr1r2(r1+r2)−−−−−−−−−√

Datos: r1=1.49·1011 m, y r2=2.28·1011 m,

Incógnitas: v1=32742.7 m/s y v2=21397.6 m/s

La órbita elíptica que describe la nave espacial tiene un semieje mayor a=(r1+r2)=1.885·1011 m y una excentricidad ε=r2−r1r2+r1=0.21

Explicación:

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