Guía: El universo y el sistema solar
STC32GUI018TPC-A18V1
Solucionario guía El universo y el sistema solar
Ítem Alternativa Habilidad
1 B Reconocimiento
2 A Reconocimiento
3 C Reconocimiento
4 D Reconocimiento
5 B Reconocimiento
6 A Reconocimiento
7 C Reconocimiento
8 E Reconocimiento
9 D Reconocimiento
10 A Reconocimiento
11 D Reconocimiento
12 C Comprensión
13 D Comprensión
14 D Comprensión
15 C Reconocimiento
16 B Comprensión
17 A Reconocimiento
18 E Reconocimiento
19 B Aplicación
20 D Comprensión
21 B Reconocimiento
22 C Reconocimiento
23 E Comprensión
24 B Reconocimiento
25 C Reconocimiento
Ítem Alternativa Defensa
1 B La Tierra es el tercer planeta más cercano al Sol.
2 A 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 La primera ley de Kepler establece que “los planetas se mueven describiendo órbitas elípticas, con el Sol en uno de sus focos”, por lo que la opción correcta es la C.
4 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. 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 (en el mismo proceso que dio origen al sistema solar) 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
5 B La Vía Láctea es una galaxia tipo espiral barrada, como la que se muestra en la figura:
6 A Según la teoría de Laplace, una inmensa nube de polvo y gas estelar en el espacio 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 una perturbación producida por la explosión de una supernova cercana. La mayor parte de la materia se acumuló en el centro, aumentando cada vez más la presión en su interior. Cuando la temperatura se elevó lo suficiente, los átomos comenzaron a fusionarse (unirse) 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.
Así, en el origen del sistema solar el proceso de acreción se produjo por la acción de la fuerza de gravedad.
7 C 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
8 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
9 D Respecto de los planetas del sistema solar, tenemos que:
El de mayor masa y mayor volumen es Júpiter.
El de menor masa y menor volumen es Mercurio.
El más cercano al Sol es Mercurio.
El más alejado del Sol es Neptuno.
El que tiene más lunas es Júpiter.
Los que no tienen lunas son Mercurio y Venus.
Por lo tanto, la opción correcta es la D.
10 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.
Por otra parte, 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. Es importante mencionar que 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
11 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
12 C De acuerdo a la primera ley de Kepler, un planeta se mueve siguiendo una órbita elíptica alrededor de una estrella, independientemente del volumen que esta posea.
De acuerdo a la segunda ley de Kepler, el radio vector de un planeta (línea que une el planeta con la estrella) barre áreas iguales en los mismos tiempos. De esta ley se deduce que, durante su movimiento orbital, los planetas se desplazan con velocidad variable, independientemente del volumen y masa de la estrella que orbiten.
Por lo tanto:
I) Falso II) Falso III) Verdadero
13 D I) Falso. El número de posiciones mostradas solo corresponde a una parte de la órbita, por lo que no permite deducir el periodo orbital del planeta.
II) Verdadero. Debido a que el tiempo demorado por el planeta en ir de una posición a la siguiente es el mismo, por la segunda ley de Kepler las áreas barridas por el radio vector (línea que une el planeta y la estrella) entre una posición y la próxima son iguales.
Así, el área de las superficies achuradas en A y B son las mismas.
III) Verdadero. A medida que el planeta recorre la órbita, su rapidez aumenta cuando se acerca a la estrella y disminuye cuando se aleja de ella. Este hecho es una consecuencia de la segunda ley de Kepler.
14 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 4.600 millones de años.
Como toda estrella, el Sol brilla debido a las altas temperaturas producidas por las reacciones nucleares que suceden en su interior.
Por lo tanto:
I) Falso II) Verdadero III) Verdadero
15 C Nuestro sistema solar incluye 8 planetas: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Los cuatro primeros, es decir Mercurio, Venus, la Tierra y Marte, se conocen como planetas interiores o planetas rocosos, debido a sus características. En cambio, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno están formados principalmente de gas, y se les conoce como los planetas exteriores o planetas jovianos.
16 B El sistema solar es un sistema planetario compuesto principalmente por ocho planetas, cada uno de los cuales gira en una órbita propia por efectos de la gravedad, alrededor de una única estrella llamada Sol. La siguiente imagen muestra el orden correcto de estos ocho planetas.
De acuerdo a la tercera ley de Kepler, los planetas más cercanos al Sol demoran menos tiempo en su movimiento de traslación. Así, observando la anterior imagen, el orden correcto de los tiempos que demoran los planetas en girar en torno al Sol es:
Mercurio (M) 88 días, Saturno (S) 29,5 años y Neptuno (N) 165 años.
17 A Considerando que el periodo de traslación del planeta de la figura es T = 2 años, el tiempo que le tomará 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.
18 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 solo uno, la Luna. En cambio, Júpiter es el que posee un mayor número de ellos, con 50 satélites.
19 B La tercera ley de Kepler establece que el cuadrado de los periodos de traslación T de los planetas es directamente proporcional al cubo de los radios medios R de sus órbitas, es decir
2 3
T constante R
Por lo tanto, si Venus tiene un menor periodo de traslación que la Tierra, necesariamente debe encontrarse a una menor distancia media respecto del Sol y, por lo tanto, tener una órbita de radio medio menor que la Tierra.
20 D La primera ley de Kepler establece que los planetas se mueven alrededor del Sol en órbitas elípticas, con el Sol en uno de sus focos, por lo que la proposición I es incorrecta.
La segunda ley de Kepler establece 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, tal como lo plantea la proposición II.
La tercera ley establece que el cuadrado del periodo de revolución de un planeta en torno al Sol, es proporcional al cubo de la distancia media que los separa, es decir
2 3
T constante R
Este conjunto de leyes mostró que el movimiento de los planetas podía ser descrito en términos de relaciones matemáticas sencillas, tal como lo plantea la proposición III.
Por lo tanto:
I) Falso II) Verdadero III) Verdadero
21 B 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.
22 C La Vía Láctea es la galaxia de tipo “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) y gira en torno a su centro, demorando alrededor de 225 millones de años en completar una vuelta.
Por lo tanto:
I) Verdadero II) Falso III) Verdadero
23 E Actualmente la edad del universo se estima en poco menos de 13.800 millones de años.
24 B En el siglo XVI Nicolás Copérnico planteó el sistema heliocéntrico, que establece que todos los planetas giran en torno al Sol, el cual se encuentra en el centro.
25 C Como la Tierra sigue una órbita elíptica, la distancia a la que se encuentra del Sol cambia durante un año. Alrededor del 2 de enero el Sol está a 147.1 millones de kilómetros de nosotros (distancia mínima), y alrededor del 2 de julio se encuentra a una distancia de 152.1 millones de kilómetros (distancia máxima). Así, la distancia media entre la Tierra y el Sol es de 149,6 millones de kilómetros, o sea, aproximadamente 150 millones de kilómetros.
