FICHA E5-P02

El brillo aparente y el radio de dos estrellas

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TipoPrincipal Dificultad Puntos7 pts Tiempo máx.13 min Media8 min Origen preguntaAdaptado Verificación soluciónVerificado por razonamiento independiente Completado con IA
Prerrequisitos
  • El brillo aparente b es la potencia que llega por unidad de superficie perpendicular: b = L/(4πd²); disminuye con el cuadrado de la distancia
  • Luminosidad de una estrella: L = 4πR²σT⁴
  • Dos estrellas con la misma temperatura superficial emiten la misma potencia por unidad de superficie: su luminosidad es proporcional a R²

Dos estrellas, A y B, tienen la misma temperatura superficial. La estrella A está a una distancia d de la Tierra y B está a una distancia 2d (ver diagrama). Desde la Tierra se mide el mismo brillo aparente para las dos. brillo aparente de A = 1,2 × 10⁻⁹ W m⁻² d = 8,0 × 10¹⁶ m

a Escribe la relación entre el brillo aparente, la luminosidad y la distancia. [1]
b Calcula la luminosidad de la estrella A. [2]
c Determina la razón L_B/L_A entre las luminosidades de las dos estrellas. [2]
d Determina la razón R_B/R_A entre sus radios. [2]
Pistas progresivas
Teoría básica
  • Brillo aparente: b = L/(4πd²). — Cuadernillo de datos, Tema B.1.
  • Con igual brillo aparente, la estrella más lejana es más luminosa en proporción al cuadrado de la distancia.
  • A igual temperatura, L = 4πR²σT⁴ implica L ∝ R².
Refuerzo
Libro — Oxford Physics 2023 — Topic B.1 Thermal energy transfers, brillo aparente y luminosidad; Topic E.5 Fusion and stars.
Cuadernillo — Cuadernillo de datos de Física — Tema B.1 (b = L/(4πd²), L = σAT⁴).
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Apartado a) — b = L/(4πd²).
Apartado b) — L_A = 4πd²b = 4π × (8,0 × 10¹⁶ m)² × 1,2 × 10⁻⁹ W m⁻² ≈ 9,7 × 10²⁵ W.
Apartado c) — Igual brillo aparente: L_A/(4πd²) = L_B/(4π(2d)²) → L_B/L_A = 4.
Apartado d) — Misma temperatura: L ∝ R², luego R_B/R_A = √(L_B/L_A) = √4 = 2: la estrella B tiene el doble de radio.