Solucionario CB32 guia El universo y el sistema solar

SOLUCIONARIO
GUÍA ESTÁNDAR ANUAL
El universo y el sistema
solar
SGUICES028CB32-A16V1
Solucionario guía
El universo y el sistema solar
Ítem
Alternativa
Habilidad
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
B
A
C
Reconocimiento
Reconocimiento
Reconocimiento
Reconocimiento
Reconocimiento
Reconocimiento
Reconocimiento
Comprensión
Comprensión
Reconocimiento
Reconocimiento
Reconocimiento
Reconocimiento
Reconocimiento
Reconocimiento
Reconocimiento
Comprensión
Comprensión
Reconocimiento
Reconocimiento
Reconocimiento
Reconocimiento
Reconocimiento
Aplicación
Reconocimiento
D
D
C
A
D
E
C
E
A
B
D
B
D
D
D
A
E
A
D
C
D
E
Ítem
Alternativa
1
B
2
A
Defensa
El sistema solar está ubicado en uno de los brazos de la espiral de
la Vía Láctea llamado “Brazo de Orión”, a unos 30.000 años-luz
del centro y unos 20.000 años-luz del borde.
Claudio Ptolomeo planteó un modelo del universo en el que la
Tierra permanece estacionaria en el centro, mientras los planetas,
la Luna y el Sol se mueven alrededor de ella. En este modelo, los
cuerpos describen órbitas perfectamente circulares y se desplazan
con rapidez constante.
Nicolás Copérnico publicó un modelo en el que el Sol, y no la
Tierra, era el centro del sistema solar, mientras todos los demás
cuerpos giraban alrededor de él. Sin embargo, Copérnico continuó
creyendo, al igual que Ptolomeo, que los cuerpos se movían con
rapidez constante y describiendo órbitas circulares.
Por lo tanto:
I) Verdadero
II) Falso
III) Falso
3
C
4
D
La primera ley de Kepler establece: “todos los planetas se mueven
en órbitas elípticas, con el Sol en uno de sus focos”.
El astrónomo norteamericano Edwin Hubble desarrolló por primera
vez una clasificación de las galaxias en la década de 1930. Las
formas básicas son las siguientes:

Espiral, contienen gran cantidad de gas y polvo. Destacan sus
brazos en espiral y su núcleo brillante.

Elíptica, sin detalles estructurales excepto una mayor
concentración de estrellas en el centro y una disminución
progresiva de luminosidad hacia el borde, que está poco
definido.

Lenticulares, se consideran galaxias de transición entre las
elípticas y las espirales.

Irregulares, no tienen ninguna estructura ni simetría definida.
Tienen gran cantidad de gas y polvo interestelar y estrellas
jóvenes.
5
D
El Sol es la estrella más cercana a la Tierra y el mayor elemento
del sistema solar. Contiene más del 99% de toda la masa de
nuestro sistema planetario.
El Sol ejerce una fuerte atracción gravitatoria sobre los planetas y
los mantiene girando a su alrededor.
El Sol se formó hace 4.650 millones de años y tiene combustible
para 5.000 millones de años más. Después, comenzará a hacerse
más y más grande, hasta convertirse en una gigante roja.
Finalmente, se hundirá por su propio peso y se convertirá en una
enana blanca, que puede tardar un trillón de años en enfriarse.
Por lo tanto:
I) Verdadero
II) Falso
III) Verdadero
6
C
La Vía Láctea es la galaxia espiral barrada en la que se
encuentra el sistema solar y, por ende, la Tierra. Posee un
diámetro medio de unos 100.000 años luz (aproximadamente 1
trillón de km).
La Vía Láctea gira en torno a su centro, demorando alrededor de
225 millones de años en completar un giro.
Por lo tanto:
I) Verdadero
II) Falso
III) Verdadero
7
A
Según la teoría de Laplace, una inmensa nube de polvo y gas
estelar comenzó a contraerse por efectos de la fuerza de
gravedad, hace aproximadamente 4.650 millones de años. Al
mismo tiempo comenzó a girar a gran velocidad, probablemente
debido a la explosión de una supernova cercana. La mayor parte
de la materia se acumuló en el centro. La presión era tan elevada
que los átomos comenzaron a partirse, liberando energía y
formando una estrella, el Sol. Al mismo tiempo, en distintos
sectores de este “disco de acreción” se fueron generando algunos
“remolinos” que, al crecer, aumentaron su gravedad y recogieron
más material en cada giro. Estos remolinos de polvo y gas
pasarían a convertirse en los planetas que hoy conocemos y que
forman nuestro sistema solar.
En solo 100 millones de años, el sistema solar adquirió un aspecto
semejante al actual. Después, cada cuerpo continuó su propia
evolución.
8
D
La primera ley de Kepler plantea que los planetas se mueven
alrededor del Sol en órbitas elípticas, con el Sol en uno de sus
focos.
La segunda ley de Kepler plantea que la línea que une a un
planeta con el Sol barre áreas iguales en tiempos iguales. De esta
ley se desprende que los planetas giran alrededor del Sol con
rapidez variable.
La tercera ley plantea que el cuadrado del periodo de cualquier
planeta en torno al Sol es proporcional al cubo de la distancia
promedio del planeta al Sol, es decir
T2
 constante
R3
Estas leyes mostraron que el movimiento de los planetas podía
ser descrito en términos de relaciones matemáticas sencillas.
Por lo tanto:
I) Falso
II) Verdadero
III) Verdadero
9
E
10
C
La edad del universo se estima hoy en día en poco menos de
13.800 millones de años.
El año luz es una unidad de medida utilizada para expresar
distancias astronómicas y corresponde a la distancia recorrida por
la luz, viajando en el vacío, durante un año.
Si la galaxia Andrómeda se encuentra a 2.200.000 años luz de la
Tierra, significa que la luz tendría que viajar por el espacio durante
2.200.000 años para llegar a ella.
Cabe destacar que una sonda espacial, y en general cualquier
sistema que posea masa, no puede alcanzar la velocidad de la luz
en el vacío, debido a que se necesitaría energía infinita para
acelerarla.
Por lo tanto:
I) Falso
II) Falso
III) Verdadero
11
E
El universo es todo lo que existe: materia, energía, espacio y
tiempo. Sin embargo, se calcula que cerca del 95% del universo
es materia y energía oscura, que no podemos observar.
Según el modelo cosmológico del Big Bang, el universo se
encuentra en expansión y las galaxias se alejan unas de otras,
cada vez con mayor velocidad.
Por lo tanto:
I) Verdadero
II) Verdadero
III) Verdadero
12
A
Las estrellas emiten luz propia, debido a las reacciones
termonucleares que se llevan a cabo, permanentemente, en su
interior. Los planetas, en cambio, no emiten luz propia y aunque
bajo determinadas condiciones pueden llegar a verse bastante
brillantes en el cielo, solo son capaces de reflejar la luz
proveniente de alguna estrella, tal como sucede con la luz del Sol
reflejada por la Luna.
Así como la Tierra gira alrededor del Sol, nuestra estrella (y todo
el sistema solar) gira alrededor del centro de la galaxia. El Sol
presenta, por lo tanto, movimiento de traslación en el espacio.
La Tierra gira en torno al Sol debido a fuerzas gravitacionales.
Pero también la Luna gira en torno a la Tierra debido a este
mismo tipo de fuerzas. Tanto las estrellas como los planetas
poseen fuerza de gravedad. Pero esta propiedad no es exclusiva
de los cuerpos celestes; la fuerza de atracción gravitacional es
una propiedad de la materia. Toda partícula atrae
gravitacionalmente a cualquier otra, tal como lo expresa la ley de
gravitación de Newton.
Por lo tanto:
I) Verdadero
II) Falso
III) Falso
13
B
14
D
15
B
En el siglo XVI Nicolás Copérnico propuso el sistema
heliocéntrico, que establece que todos los planetas giran en torno
al Sol, el cual se encontraba en el centro.
Después de años de trabajo, Kepler concluyó que todos los
planetas el sistema solar se movían en órbitas elípticas, con el Sol
en uno de sus focos.
El planeta más masivo del sistema solar es Júpiter, con una masa
equivalente a 317,9 veces la masa de la Tierra. También es el
planeta de mayor volumen, con un volumen equivalente a 1.316
veces el volumen de la Tierra.
El segundo planeta más masivo es Saturno, con una masa
equivalente a 95,2 veces la masa de la Tierra y un volumen de
755 veces el volumen de la Tierra.
16
D
El modelo geocéntrico, propuesto por Claudio Ptolomeo, establece
que la Tierra es el centro del universo. En cambio, el modelo
heliocéntrico, propuesto por Nicolás Copérnico, establece que los
planetas del sistema solar giran en torno al Sol.
Por lo tanto:
I) Falso
II) Verdadero
III) Verdadero
17
D
I) Falso. El número de posiciones mostradas no permite deducir el
periodo orbital del planeta.
II) Verdadero. Por la segunda ley de Kepler, debido a que los
tiempos entre una posición y otra son los mismos, entonces las
áreas barridas entre una posición y la siguiente son iguales. Así,
las superficies achuradas en A y B son iguales.
III) Verdadero. Como el planeta demora el mismo tiempo en
recorrer la distancia en A y en B (1 hora), si la distancia recorrida
en A es mayor, el planeta debe moverse con mayor rapidez para
recorrerla. Este hecho es una consecuencia de la segunda ley de
Kepler.
18
D
El Sol es la estrella más cercana a la Tierra y el mayor cuerpo del
sistema solar. Se creó en el mismo proceso en el que se crearon
los planetas del sistema solar, hace aproximadamente 4.500
millones de años.
Como toda estrella, el Sol brilla debido a las altas temperaturas
producidas por las reacciones nucleares de fusión que suceden en
su interior.
Por lo tanto:
I) Falso
II) Verdadero
III) Verdadero
19
A
20
E
Las estructuras propias de una estrella son: la corona, la
cromosfera, la fotosfera, la zona convectiva, la zona radiactiva y el
núcleo.
Según su tamaño, las estrellas pueden clasificarse como:
-
Súper gigantes
Gigantes
Medianas
Pequeñas
Enanas
Según su temperatura (de más caliente a más frío) se clasifican
en:
21
A
Azules
Amarillas
Blancas
Rojas
Considerando que la trayectoria orbital de un planeta es elíptica y
que el periodo de traslación del planeta de la figura es T = 2 años,
entonces, el tiempo que le tomará al planeta recorrer desde el
punto A hasta el B (la mitad de la elipse) será la mitad de su
periodo orbital, es decir, 1 año.
Es importante recordar que, por la segunda ley de Kepler, la
rapidez del planeta en el afelio (punto más alejado respecto del
Sol) es menor que su rapidez en el perihelio (punto más cercano).
Así, la rapidez que posee el planeta en el punto B es menor a la
que posee en el punto A.
De la distancia promedio a la que se encuentra el planeta respecto
de la estrella, el encabezado no proporciona información.
22
D
23
C
24
D
Edwin Hubble descubrió que las galaxias se alejan unas de otras
con una velocidad proporcional a la distancia que las separa. Este
hecho constituye el enunciado de la “ley de Hubble”, propuesta
por el astrónomo estadounidense en el año 1929, y es
considerado como la primera evidencia observacional de la
expansión del universo y una importante prueba de la existencia
del Big Bang.
Una estrella nace cuando se acumula una gran cantidad de
materia (principalmente hidrógeno) en un lugar del espacio, rota,
se comprime y se calienta hasta comenzar una reacción
termonuclear en su interior, que convierte el hidrógeno en helio,
generando energía en forma de luz y calor.
Por la tercera ley de Kepler, sabemos que todos los planetas
cumplen con la relación
T2
 constante
R3
Siendo T el periodo de traslación del planeta, R su distancia media
a la estrella y en donde el valor de la constante es el mismo para
todos los planetas que giran en torno a una misma estrella.
Considerando los datos del encabezado tenemos que, para el
planeta A:
T2
 constante
R3
Y para el planeta B:
TB2
TB2

 constante
(4 R)3 64 R3
Como para ambos planetas la constante es la misma, entonces:
TB2
T2

R 3 64 R 3
T 2 64 R 3
 TB2 
R3
 TB2  64T 2
 TB  8T
25
E
Dentro de los planetas del sistema solar Mercurio y Venus (los dos
más cercanos al Sol) son los únicos que no poseen satélites
naturales.
La Tierra es el planeta que posee el menor número de satélites
naturales, con uno solo, la Luna. En cambio, Júpiter es el que
posee un mayor número de ellos, con 50 satélites.