Tierra y Universo · Dossier ECEP Media Física - Francisco Javier Núñez Valenzuela

La Vía Láctea, nuestra galaxia: un disco con cientos de miles de millones de estrellas (entre 100 000 y 400 000 millones), donde el Sol es solo una más. Ubicar la Tierra en esta jerarquía es el punto de partida del dominio. (NASA, dominio público)

Subdominio 1.1 · Origen y evolución del universo y el sistema solar

Dónde estamos y de qué está hecho

Este subdominio te pide entender cómo ha cambiado nuestra idea del universo a medida que aparece nueva evidencia (del geocentrismo al Big Bang), situar la Tierra y el sistema solar dentro de la enorme jerarquía del cosmos, conocer cómo se formó el sistema solar (hipótesis nebular), comprender cómo las estrellas producen su energía y cómo se clasifican, aplicar las leyes de Kepler, caracterizar al Sol y, ya en nuestro planeta, conocer la estructura interna de la Tierra, la tectónica de placas y los sismos. La prueba no pide recitar datos de memoria: te entrega una situación o un conjunto de datos y te pide razonar y justificar con los principios físicos correctos.

1.1

Cómo evoluciona la idea del universo: del geocentrismo al Big Bang

Desde cero

Nuestra explicación del universo no nació hecha: ha ido cambiando a medida que aparece nueva evidencia. Esa es una idea central que la prueba evalúa (la ciencia es provisional y se corrige). La línea histórica clave:

Modelo geocéntrico (Ptolomeo): la Tierra está quieta en el centro y todo gira a su alrededor. Era lo que parecían mostrar los sentidos.
Modelo heliocéntrico (Copérnico, Galileo, Kepler): el Sol está en el centro del sistema solar y la Tierra es un planeta más que lo orbita. Las observaciones con telescopio (fases de Venus, lunas de Júpiter) lo respaldaron.
Modelo del Big Bang (siglo XX): el universo no es estático ni eterno; comenzó hace unos 13 800 millones de años desde un estado extremadamente denso y caliente, y desde entonces se expande.

La evidencia del Big Bang

Dos pruebas observacionales sostienen el Big Bang:

Corrimiento al rojo (redshift): casi todas las galaxias se alejan de nosotros (su luz se «estira» hacia el rojo), y mientras más lejos están, más rápido se alejan (ley de Hubble). El universo se expande.
Radiación cósmica de fondo: un débil «eco» de microondas que llena todo el cielo, residuo del universo temprano y caliente.

Error típico

Pensar que el Big Bang fue «una explosión en un punto del espacio», como una bomba. No: fue una expansión del espacio mismo que ocurre en todas partes a la vez. No hay un «centro» ni un «afuera» del universo. Otro error: creer que el modelo geocéntrico era «una tontería»; era una explicación razonable con la evidencia de su época, que la ciencia revisó al tener mejores datos.

Pregunta tipo ECEP

Un docente quiere mostrar a su curso que el conocimiento científico sobre el universo cambia con la evidencia. ¿Cuál secuencia ilustra mejor esa idea?

A) Modelo geocéntrico → modelo heliocéntrico → modelo del Big Bang, mostrando cómo cada uno se revisó al aparecer nuevas observaciones.
B) El modelo del Big Bang siempre fue aceptado, porque es el verdadero desde la antigüedad.
C) El modelo geocéntrico es el correcto y los demás son errores que la ciencia cometió.
D) Todos los modelos son igualmente válidos hoy y no hay forma de elegir entre ellos.

Correcta: A. La historia geocéntrico → heliocéntrico → Big Bang muestra cómo la ciencia revisa sus modelos cuando aparece nueva evidencia (telescopio, redshift, radiación de fondo). B es falso: el Big Bang es del siglo XX. C contradice toda la evidencia moderna a favor del heliocentrismo y la expansión. D confunde «la ciencia se corrige» con «todo vale igual»: hoy la evidencia distingue claramente cuál modelo explica mejor las observaciones.

Pregunta tipo ECEP

Los astrónomos observan que casi todas las galaxias lejanas presentan corrimiento al rojo y que, mientras más lejos están, más rápido se alejan. ¿Qué apoya principalmente esta observación?

A) Que la Tierra es el centro del universo y todo huye de ella.
B) Que el universo está en expansión, evidencia central a favor del modelo del Big Bang.
C) Que las galaxias se están enfriando y por eso cambian de color.
D) Que las estrellas de esas galaxias ya se apagaron.

Correcta: B. El corrimiento al rojo generalizado, mayor cuanto más lejana es la galaxia, indica que el espacio se expande: la evidencia clave del Big Bang. A es un error: la expansión se ve igual desde cualquier galaxia, no implica un centro privilegiado. C confunde el redshift por expansión con un cambio térmico de color. D nada tiene que ver: el redshift se debe al movimiento de alejamiento, no a estrellas apagadas.

1.1

La jerarquía del universo: del planeta al universo observable

Desde cero

El universo está organizado en niveles, como cajas dentro de cajas, cada una mucho más grande que la anterior. De lo más pequeño a lo más grande:

Planeta: un cuerpo que orbita una estrella (la Tierra orbita el Sol).
Sistema solar: el Sol con todo lo que lo orbita: 8 planetas, planetas enanos, lunas, asteroides y cometas.
Vía Láctea: nuestra galaxia, un disco con cientos de miles de millones de estrellas (entre 100 000 y 400 000 millones); el Sol es una de ellas, en un brazo espiral.
Grupo Local: el conjunto de unas decenas de galaxias vecinas que incluye la Vía Láctea, Andrómeda y la galaxia del Triángulo.
Cúmulos de galaxias: agrupaciones de cientos o miles de galaxias unidas por la gravedad.
Supercúmulos: agrupaciones de muchos cúmulos; la Vía Láctea pertenece al supercúmulo de Laniakea.
Universo observable: todo lo que podemos ver desde la Tierra, una esfera de unos 93 000 millones de años luz de diámetro.

La secuencia que debes recordar es: planeta → sistema solar → Vía Láctea → Grupo Local → cúmulos → supercúmulos → universo observable. Cada escalón contiene al anterior.

Idea clave

Una estrella (como el Sol) no es lo mismo que un sistema solar, ni que una galaxia. El Sol es una estrella; el sistema solar es el Sol más los cuerpos que lo orbitan; la galaxia es un conjunto de cientos de miles de millones de estrellas con sus sistemas planetarios.

Error típico

Confundir sistema solar con galaxia. El sistema solar es una sola estrella con sus planetas; la Vía Láctea contiene cientos de miles de millones de estrellas como el Sol. El sistema solar cabe miles de millones de veces dentro de la galaxia.

Pregunta tipo ECEP

Un estudiante ordena de menor a mayor las siguientes estructuras del universo: sistema solar, Grupo Local, Vía Láctea y supercúmulo. ¿Cuál es el orden correcto, del más pequeño al más grande?

A) Sistema solar → Vía Láctea → Grupo Local → supercúmulo.
B) Vía Láctea → sistema solar → Grupo Local → supercúmulo.
C) Sistema solar → Grupo Local → Vía Láctea → supercúmulo.
D) Grupo Local → sistema solar → Vía Láctea → supercúmulo.

Correcta: A. El sistema solar (una estrella con sus planetas) está dentro de la Vía Láctea (cientos de miles de millones de estrellas), que pertenece al Grupo Local (decenas de galaxias), que forma parte de un supercúmulo. B pone la galaxia antes que el sistema solar, invirtiendo la contención. C coloca el Grupo Local antes que la Vía Láctea, pero el Grupo Local contiene a la galaxia, no al revés. D sitúa el Grupo Local como lo más pequeño, cuando en realidad agrupa muchas galaxias.

Pregunta tipo ECEP

Un docente pregunta a su curso: "¿A qué estructura pertenece directamente el Sol?". ¿Cuál es la respuesta correcta y rigurosa?

A) El Sol es un planeta del sistema solar que orbita la Vía Láctea.
B) El Sol es una galaxia formada por miles de millones de estrellas.
C) El Sol es una estrella de la Vía Láctea, en torno a la cual orbitan los planetas del sistema solar.
D) El Sol es el centro del universo observable, alrededor del cual gira todo lo demás.

Correcta: C. El Sol es una estrella ubicada en un brazo de la Vía Láctea, y los planetas del sistema solar orbitan en torno a él. A confunde estrella con planeta: el Sol no es un planeta. B confunde una estrella con una galaxia entera. D repite el error geocéntrico/egocéntrico: el universo no tiene un centro privilegiado y el Sol es una estrella común entre cientos de miles de millones.

1.1

El origen del sistema solar: la hipótesis nebular

Desde cero

El sistema solar no existió siempre: se formó hace unos 4 600 millones de años. La explicación aceptada es la hipótesis (o teoría) nebular, que describe el proceso paso a paso:

1. Nube molecular: todo empezó como una enorme nube de gas y polvo (sobre todo hidrógeno y helio), fría y dispersa en el espacio.
2. Colapso por gravedad: una perturbación (por ejemplo, la onda de una supernova cercana) hizo que la nube empezara a contraerse por su propia gravedad. Al concentrarse, comenzó a girar más rápido y se aplanó en un disco (disco protoplanetario).
3. Nace el Sol: en el centro, donde se acumuló la mayor parte de la masa, la presión y la temperatura subieron tanto que se encendió la fusión nuclear: nació el Sol (una protoestrella).
4. Nacen los planetas: en el disco que giraba alrededor, los granos de polvo chocaron y se pegaron (acreción), formando cuerpos cada vez mayores: planetesimales y, finalmente, los planetas.

Esto explica de un solo golpe dos hechos: por qué todos los planetas orbitan en el mismo plano y en el mismo sentido (heredaron el giro del disco), y por qué los rocosos quedaron cerca del Sol (donde el calor solo dejó condensar materiales metálicos y rocosos) y los gaseosos lejos (donde el frío permitió retener gas y hielo).

Disco protoplanetario de gas y polvo girando en torno a un Sol naciente, del que se forman los planetas por acreción — **Figura.** Hipótesis nebular: una nube de gas y polvo colapsa y gira, formando un **disco protoplanetario**. En el centro nace el **Sol**; en el disco, el polvo se aglomera por acreción y forma los **planetas**, todos en el mismo plano y sentido.

Error típico

Pensar que los planetas se formaron «cada uno por su cuenta» o que el Sol «capturó» planetas que pasaban. La hipótesis nebular dice que Sol y planetas nacieron juntos, del mismo disco de material. Por eso comparten el plano y el sentido de giro: no es casualidad, es herencia del disco original.

Pregunta tipo ECEP

Según la hipótesis nebular, ¿cómo se formaron el Sol y los planetas del sistema solar?

A) A partir de una nube de gas y polvo que colapsó y giró, formando un disco: en el centro nació el Sol y en el disco se aglomeraron los planetas.
B) El Sol se formó primero y luego atrapó con su gravedad a planetas que vagaban por el espacio.
C) Los planetas se desprendieron del Sol ya formado, como gotas que salieron despedidas.
D) Una colisión entre dos estrellas creó de golpe todos los planetas.

Correcta: A. La hipótesis nebular describe una nube de gas y polvo que colapsa por gravedad, gira y se aplana en un disco; en el centro se enciende el Sol y en el disco el polvo se aglomera (acreción) hasta formar los planetas. Eso explica que orbiten en el mismo plano y sentido. B describe una «captura» que no corresponde: nacieron juntos. C es un modelo antiguo descartado (no se desprendieron del Sol). D no tiene respaldo: no hubo choque de estrellas.

Pregunta tipo ECEP

Todos los planetas del sistema solar orbitan al Sol en el mismo plano y en el mismo sentido. ¿Qué explica mejor este hecho?

A) Es una coincidencia sin causa física conocida.
B) Que todos se formaron a partir de un mismo disco de gas y polvo en rotación, del que heredaron el plano y el sentido de giro.
C) Que el Sol los empuja con su luz para mantenerlos alineados.
D) Que los planetas se ordenaron así por la atracción entre ellos.

Correcta: B. El plano y el sentido comunes son una huella directa del disco protoplanetario giratorio del que surgieron todos: heredaron su rotación. A niega una causa que sí existe. C la luz del Sol no alinea órbitas. D la atracción entre planetas es pequeñísima comparada con la del Sol y no explica el plano común.

Los ocho planetas del sistema solar en torno al Sol. Los cuatro interiores (Mercurio, Venus, Tierra, Marte) son **terrestres**, rocosos y pequeños; los cuatro exteriores (Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno) son **gigantes gaseosos**, mucho más grandes y de baja densidad. (NASA, dominio público)

1.1

Fusión nuclear: cómo brillan las estrellas

Desde cero

Las estrellas brillan porque en su interior, donde la temperatura supera los 15 millones de grados, ocurre la fusión nuclear: núcleos ligeros se unen para formar núcleos más pesados. En el Sol, cuatro núcleos de hidrógeno (protones) se combinan en una cadena de pasos para formar un núcleo de helio.

La clave es que el núcleo de helio resultante tiene un poquito menos de masa que los cuatro hidrógenos que lo formaron. Esa diferencia de masa (Δm) no desaparece: se convierte en energía, que es la luz y el calor que emite la estrella.

Idea clave

La masa "perdida" se transforma en energía según la ecuación de Einstein:

E = Δm · c²

Como c (la velocidad de la luz, ≈ 3×10⁸ m/s) es enorme y aparece al cuadrado, una masa minúscula libera una cantidad gigantesca de energía. Por eso el Sol puede brillar durante miles de millones de años fusionando hidrógeno.

Error típico

Confundir fusión con fisión. En la fusión los núcleos ligeros se unen (es lo que ocurre en las estrellas y el Sol). En la fisión un núcleo pesado, como el uranio, se parte en otros más livianos (es lo de las centrales nucleares terrestres). Las estrellas fusionan, no fisionan.

Pregunta tipo ECEP

Una estudiante pregunta de dónde sale la energía que emite el Sol. ¿Cuál de las siguientes respuestas es físicamente correcta?

A) De la combustión del hidrógeno con oxígeno, igual que una llama, hasta que se acabe el combustible.
B) De la energía gravitatoria que se transforma íntegramente en luz sin ninguna reacción nuclear.
C) De la fisión del uranio presente en su núcleo, que se parte y libera calor.
D) De la fusión nuclear de hidrógeno en helio en su núcleo: una parte de la masa se convierte en energía según E = m·c².

Correcta: D. El Sol fusiona hidrógeno en helio; la pequeña masa que falta entre reactivos y producto se transforma en energía según E = m·c². A es falso: no hay combustión química (no hay oxígeno ni una "llama"; la química liberaría muchísima menos energía). B es incorrecto: aunque la gravedad comprime y calienta el núcleo, lo que sostiene el brillo durante miles de millones de años es la fusión nuclear, no solo la contracción gravitatoria. C confunde fusión con fisión: el Sol no parte uranio, fusiona hidrógeno.

Pregunta tipo ECEP

En la fusión que ocurre en el Sol, la masa del núcleo de helio formado es levemente menor que la suma de las masas de los hidrógenos que reaccionaron. ¿Qué ocurre con esa diferencia de masa?

A) Se pierde definitivamente, violando la conservación de la energía.
B) Se convierte en otros átomos de hidrógeno que vuelven a entrar al ciclo.
C) Se transforma en energía liberada (luz y calor), de acuerdo con E = Δm·c².
D) Se acumula como masa oscura en el centro de la estrella.

Correcta: C. La diferencia de masa Δm se transforma en energía según E = Δm·c²; esa es la energía que el Sol irradia. A es falso: nada se viola; masa y energía son equivalentes y el balance se conserva. B inventa un proceso que no existe: no se regeneran hidrógenos. D mezcla un concepto cosmológico ("masa oscura") que no tiene relación con la fusión estelar.

Esquema de la fusión nuclear estelar: núcleos de hidrógeno se unen para formar helio y liberan energía. La diferencia de masa entre reactivos y producto se transforma en luz y calor según E = m·c².

1.1

Clasificación de las estrellas y el diagrama H-R

Desde cero

Las estrellas no son todas iguales: se diferencian por su color, su temperatura y su brillo. Y aquí hay una relación clave que parece al revés de la intuición cotidiana:

Las estrellas azules son las más calientes (sobre 10 000 °C).
Las estrellas rojas son las más frías (unos 3 000 °C).
El Sol, amarillo, está en el medio (unos 5 500 °C).

Los astrónomos ordenan los tipos por temperatura con la secuencia espectral O B A F G K M (de la más caliente, O azul, a la más fría, M roja). El Sol es de tipo G.

El diagrama de Hertzsprung-Russell (H-R)

El diagrama H-R es un gráfico que ubica cada estrella según dos ejes:

Eje horizontal: la temperatura (o tipo espectral O…M). Ojo: por tradición va de caliente a frío de izquierda a derecha (al revés de lo normal).
Eje vertical: la luminosidad (o magnitud absoluta), es decir, cuánta energía emite la estrella.

En ese gráfico las estrellas no caen al azar: se agrupan. La mayoría (incluido el Sol) está en una banda diagonal llamada secuencia principal; arriba a la derecha están las gigantes y supergigantes (frías pero enormes, muy luminosas); abajo a la izquierda, las enanas blancas (calientes pero pequeñas, poco luminosas).

Diagrama de Hertzsprung-Russell: luminosidad en el eje vertical y temperatura (de caliente a frío, de izquierda a derecha) en el horizontal, con la secuencia principal en diagonal, las gigantes arriba a la derecha y las enanas blancas abajo a la izquierda — **Figura.** Diagrama H-R: la **luminosidad** (vertical) frente a la **temperatura** (horizontal, de caliente a frío). La mayoría de las estrellas, incluido el Sol, está en la **secuencia principal** (diagonal); las gigantes ocupan la zona superior derecha y las enanas blancas, la inferior izquierda.

Error típico

Leer el eje de temperatura del H-R «de menor a mayor de izquierda a derecha», como un gráfico normal. En el H-R va al revés: la izquierda es lo más caliente (azul) y la derecha lo más frío (rojo). Otro error: confundir brillo aparente (cómo se ve desde la Tierra, depende de la distancia) con luminosidad / magnitud absoluta (lo que la estrella realmente emite); el H-R usa la luminosidad real.

Pregunta tipo ECEP

Un docente pide a sus estudiantes construir un diagrama H-R con datos de varias estrellas. ¿Qué dos variables deben ir en los ejes?

A) La masa en un eje y el número de planetas en el otro.
B) La temperatura (o tipo espectral) en el eje horizontal y la luminosidad (o magnitud absoluta) en el vertical.
C) La distancia a la Tierra y la edad de cada estrella.
D) El color en ambos ejes, porque es lo único observable.

Correcta: B. El diagrama H-R relaciona temperatura (tipo espectral, eje horizontal de caliente a frío) con luminosidad (magnitud absoluta, eje vertical). Esa combinación revela la secuencia principal, las gigantes y las enanas blancas. A, C y D usan variables que no construyen el H-R: ni masa-planetas, ni distancia-edad, ni color en ambos ejes.

Pregunta tipo ECEP

Dos estrellas se observan en el cielo: una se ve azulada y otra rojiza. ¿Qué se puede afirmar sobre su temperatura superficial?

A) La rojiza es más caliente, porque el rojo es el color del fuego intenso.
B) Tienen la misma temperatura; el color solo depende de la distancia.
C) La azulada es más caliente que la rojiza, porque en las estrellas el azul indica mayor temperatura y el rojo, menor.
D) No se puede saber la temperatura a partir del color de una estrella.

Correcta: C. El color de una estrella revela su temperatura superficial: azul = más caliente, rojo = más frío. La azulada es, por tanto, más caliente. A aplica la intuición cotidiana del «rojo vivo», que en estrellas es al revés. B es falso: el color sí informa de la temperatura, no de la distancia. D niega una relación bien establecida (ley del cuerpo negro: a más temperatura, color más azul).

1.1

Los planetas del sistema solar y sus características

Desde cero

El sistema solar tiene ocho planetas, que se dividen en dos familias muy distintas:

Planetas terrestres (rocosos): Mercurio, Venus, Tierra y Marte. Son los interiores, pequeños, densos, de superficie sólida y con pocas o ninguna luna.
Planetas gigantes gaseosos: Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Son los exteriores, enormes, de baja densidad, sin superficie sólida definida, con anillos y muchas lunas.

Cada planeta se caracteriza por su diámetro, su masa, su distancia al Sol, su periodo de traslación (cuánto tarda en dar una vuelta al Sol = su "año") y su periodo de rotación (cuánto tarda en girar sobre sí mismo = su "día"), además del número de satélites (lunas).

Datos de referencia de los planetas

Planeta	Tipo	Distancia al Sol (UA)	Traslación (año)	Lunas
Mercurio	Terrestre	0,39	88 días	0
Venus	Terrestre	0,72	225 días	0
Tierra	Terrestre	1,00	365 días	1
Marte	Terrestre	1,52	687 días	2
Júpiter	Gigante gaseoso	5,20	11,9 años	> 90
Saturno	Gigante gaseoso	9,58	29,5 años	> 140
Urano	Gigante gaseoso	19,2	84 años	> 27
Neptuno	Gigante gaseoso	30,1	165 años	> 14

1 UA (unidad astronómica) = distancia media Tierra–Sol ≈ 150 millones de km. Júpiter es el planeta más grande (diámetro ≈ 11 veces el de la Tierra; masa ≈ 318 veces la terrestre).

Idea clave

Cuanto más lejos está un planeta del Sol, más tarda en darle una vuelta (su año es más largo). Neptuno, el más lejano, tarda 165 años terrestres en una sola órbita. Esto no es casualidad: es consecuencia directa de la tercera ley de Kepler (a mayor radio, mayor periodo).

Planetas enanos y satélites

Desde 2006 la Unión Astronómica Internacional (UAI) reconoce solo 8 planetas. Plutón fue reclasificado como planeta enano: para ser planeta, un cuerpo debe (1) orbitar el Sol, (2) tener forma casi esférica y (3) haber «limpiado» su órbita de otros cuerpos. Plutón cumple las dos primeras pero no la tercera (comparte su zona con muchos objetos del cinturón de Kuiper). Otros planetas enanos son Ceres, Eris, Haumea y Makemake.

Los satélites (lunas) orbitan planetas, no el Sol. Mercurio y Venus no tienen ninguna; la Tierra tiene una; los gigantes gaseosos, decenas. No confundas planeta (orbita el Sol) con satélite (orbita un planeta).

Pregunta tipo ECEP

Un estudiante afirma: "Júpiter, por ser el planeta más grande y masivo, debe ser también el más cercano al Sol". ¿Cómo evaluar esta afirmación?

A) Es correcta: el tamaño determina la cercanía al Sol.
B) Es incorrecta: el tamaño no determina la distancia; los planetas más cercanos al Sol (Mercurio, Venus, Tierra, Marte) son justamente los pequeños y rocosos, y Júpiter es exterior.
C) Es correcta solo si se mide la masa y no el diámetro.
D) Es incorrecta porque Júpiter en realidad es un planeta terrestre pequeño.

Correcta: B. No hay relación entre el tamaño de un planeta y su distancia al Sol. De hecho, los planetas interiores (más cercanos) son los terrestres pequeños y los exteriores (más lejanos) son los gigantes gaseosos, justo al revés de lo que sugiere el estudiante. A y C aceptan una relación inexistente entre tamaño/masa y distancia. D es falso: Júpiter es el mayor gigante gaseoso, no un planeta terrestre.

Pregunta tipo ECEP

Un planeta del sistema solar tiene una superficie rocosa y sólida, un diámetro pequeño y ninguna luna, y se ubica entre los planetas interiores. ¿A qué familia pertenece y cuál podría ser?

A) Es un planeta terrestre; podría ser Mercurio o Venus.
B) Es un planeta enano; podría ser Plutón.
C) Es un gigante gaseoso; podría ser Saturno.
D) Es una estrella menor; podría ser el Sol.

Correcta: A. Superficie rocosa y sólida, diámetro pequeño, posición interior y ausencia de lunas son rasgos típicos de un planeta terrestre; entre los que no tienen lunas están Mercurio y Venus. C es falso: los gigantes gaseosos como Saturno son enormes, sin superficie sólida y con decenas de lunas. B describe Plutón, que es un planeta enano y está en el exterior, mucho más allá de Neptuno. D confunde un planeta con una estrella: el Sol no es un planeta.

1.1

Las tres leyes de Kepler

Desde cero

Johannes Kepler descubrió, observando los datos de los planetas, tres reglas que gobiernan todas las órbitas en torno al Sol:

1.ª ley (de las órbitas): los planetas describen elipses (óvalos), no círculos perfectos, y el Sol ocupa uno de los dos focos de la elipse (no el centro).
2.ª ley (de las áreas): la línea imaginaria que une el planeta con el Sol barre áreas iguales en tiempos iguales. Como consecuencia, el planeta se mueve más rápido cuando está cerca del Sol (perihelio) y más lento cuando está lejos (afelio).
3.ª ley (de los periodos): el cuadrado del periodo de traslación es proporcional al cubo del radio medio de la órbita. En fórmula: T² ∝ r³. Por eso, cuanto más lejos está un planeta, mucho más tarda en dar la vuelta.

Idea clave

La tercera ley se escribe así para comparar dos planetas:

T² ∝ r³

Si un planeta está 4 veces más lejos del Sol que otro, su periodo es √(4³) = √64 = 8 veces más largo. La distancia "manda" sobre el tiempo de órbita, y por eso Neptuno tarda siglos en una vuelta que la Tierra hace en un año.

Figura 1. 1.ª ley: la órbita es una elipse con el Sol en un foco (no en el centro). 2.ª ley: la línea Sol–planeta barre áreas iguales en tiempos iguales; para lograrlo, el planeta va más rápido en el perihelio (cerca del Sol) y más lento en el afelio (lejos).

Error típico

Creer que el Sol está en el centro de la elipse. La 1.ª ley dice que el Sol está en uno de los dos focos, que están desplazados del centro. Otro error frecuente: pensar que el planeta se mueve siempre a la misma velocidad; por la 2.ª ley, acelera al acercarse al Sol y frena al alejarse.

Pregunta tipo ECEP

Según la segunda ley de Kepler, ¿en qué punto de su órbita se mueve más rápido un planeta?

A) En el afelio, el punto más lejano al Sol, porque tiene más espacio para acelerar.
B) En el perihelio, el punto más cercano al Sol, porque debe barrer la misma área en el mismo tiempo recorriendo un arco mayor.
C) A la misma velocidad en todos los puntos, porque la órbita es uniforme.
D) En los dos focos de la elipse, donde la velocidad es máxima.

Correcta: B. La 2.ª ley exige barrer áreas iguales en tiempos iguales; cerca del Sol (perihelio) el radio es corto, así que para cubrir la misma área el planeta debe recorrer un arco más largo en el mismo tiempo, es decir, ir más rápido. A invierte el resultado: en el afelio el planeta va más lento. C contradice la 2.ª ley: la velocidad no es uniforme en una elipse. D es absurdo: el planeta orbita sobre la elipse, no pasa por los focos (uno de ellos lo ocupa el Sol y el otro está vacío).

Pregunta tipo ECEP

Dos planetas orbitan el Sol. El planeta B está 4 veces más lejos del Sol que el planeta A. Según la tercera ley de Kepler (T² ∝ r³), ¿cuántas veces más largo es el "año" de B respecto del de A?

A) 4 veces, porque el periodo es proporcional a la distancia.
B) 16 veces, porque T es proporcional al cuadrado de la distancia.
C) 8 veces, porque T² ∝ r³, entonces T ∝ √(r³) y √(4³) = √64 = 8.
D) 64 veces, porque el periodo es proporcional al cubo de la distancia.

Correcta: C. De T² ∝ r³ se despeja T ∝ √(r³). Con r multiplicado por 4: T se multiplica por √(4³) = √64 = 8. A supone, erróneamente, que T es proporcional a r (lineal). B confunde la relación: T no es proporcional a r². D usa r³ directo sobre T, olvidando que la ley relaciona r³ con T², no con T.

1.1

El Sol: nuestra estrella

Desde cero

El Sol es la estrella en torno a la cual orbita todo el sistema solar. Es una estrella de tamaño medio (enana amarilla), pero comparada con los planetas es colosal: concentra alrededor del 99,8% de toda la masa del sistema solar. Sus datos básicos:

Masa: ≈ 2×10³⁰ kg (unas 333 000 veces la masa de la Tierra).
Radio: ≈ 696 000 km (unas 109 veces el radio terrestre).
Composición: aproximadamente 74% hidrógeno y 24% helio (en masa), con trazas de elementos más pesados.
Energía: la produce por fusión nuclear de hidrógeno en helio en su núcleo.

Su enorme masa es la que, mediante la gravedad, mantiene a los planetas en órbita y define todo el sistema solar.

Idea clave

La composición del Sol (hidrógeno y helio dominantes) coincide con su combustible: fusiona el hidrógeno, que es el más abundante, y va acumulando helio como producto. Esa misma composición es la de la mayoría de las estrellas y del universo en general.

Las capas del Sol

El Sol no es uniforme: tiene capas, de adentro hacia afuera. Conviene reconocerlas, sobre todo la corona, que aparece en las fotos de eclipses:

Núcleo: el centro, donde ocurre la fusión nuclear (15 millones de grados). Ahí se produce toda la energía.
Zona radiativa: la energía sale del núcleo como radiación, rebotando lentamente.
Zona convectiva: más afuera, el gas caliente sube y el frío baja (como agua hirviendo), transportando la energía.
Fotosfera: la «superficie» visible del Sol, de donde sale la luz que vemos (unos 5 500 °C).
Cromosfera: una capa fina y rojiza sobre la fotosfera.
Corona: la atmósfera exterior, tenuísima pero muy caliente (millones de grados). Normalmente la oculta el brillo del disco solar; solo se ve a simple vista durante un eclipse total, como un halo blanco alrededor del Sol tapado.

Pregunta tipo ECEP

Durante un eclipse total de Sol, la Luna tapa el disco solar y se hace visible un halo blanco y tenue que rodea al Sol. ¿Qué capa del Sol corresponde a ese halo?

A) El núcleo, porque es la parte más energética del Sol.
B) La fotosfera, que es la superficie visible que emite la luz.
C) La corona, la atmósfera exterior del Sol, que solo se ve cuando el disco brillante queda oculto.
D) La zona convectiva, donde el gas sube y baja.

Correcta: C. El halo que se ve en un eclipse total es la corona, la atmósfera exterior del Sol; normalmente la oculta el brillo de la fotosfera y solo aparece cuando la Luna tapa el disco. A el núcleo está en el centro y no se ve. B la fotosfera es justamente el disco brillante que la Luna está tapando, no el halo. D la zona convectiva es interna, tampoco visible.

Pregunta tipo ECEP

¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe correctamente la composición química dominante del Sol?

A) Está formado mayoritariamente por hierro y oxígeno, como la corteza terrestre.
B) Es una bola de roca fundida, como un planeta terrestre muy caliente.
C) Está hecho principalmente de helio (≈ 74%) y oxígeno (≈ 24%).
D) Está compuesto sobre todo por hidrógeno (≈ 74%) y helio (≈ 24%).

Correcta: D. El Sol es, en masa, alrededor de 74% hidrógeno y 24% helio, con trazas de elementos más pesados. A describe la composición de un planeta rocoso, no de una estrella. C invierte los porcentajes y cambia el helio por oxígeno: el hidrógeno es el elemento más abundante, no el helio. B es falso: el Sol es plasma de hidrógeno y helio, no roca fundida.

Pregunta tipo ECEP

Si la masa del Sol es ≈ 2×10³⁰ kg y la de la Tierra es ≈ 6×10²⁴ kg, ¿qué orden de magnitud tiene la razón entre la masa del Sol y la de la Tierra?

A) El Sol tiene aproximadamente la misma masa que la Tierra.
B) El Sol es unas 1000 veces más masivo que la Tierra.
C) El Sol es del orden de 300 000 veces más masivo que la Tierra.
D) La Tierra es más masiva que el Sol, porque es sólida.

Correcta: C. La razón es (2×10³⁰) : (6×10²⁴) ≈ 0,33×10⁶ ≈ 3,3×10⁵, es decir, del orden de 300 000 veces. A ignora la diferencia de seis órdenes de magnitud en los exponentes. B se queda corto por un factor de ~300. D es falso: ser sólido no implica más masa; el Sol concentra el 99,8% de la masa del sistema solar.

El Sol, nuestra estrella: masa ≈ 2×10³⁰ kg, radio ≈ 696 000 km y compuesto sobre todo por hidrógeno (~74%) y helio (~24%). Concentra el 99,8% de la masa del sistema solar y produce su energía por fusión nuclear. (NASA, dominio público)

Subdominio 1.1 · La Tierra

Nuestro planeta por dentro y por fuera

Tras recorrer el cosmos, bajamos a casa. La prueba evalúa la estructura interna de la Tierra (sus capas), la idea de que la Tierra es un sistema dinámico (no estático), la tectónica de placas que explica por qué Chile es uno de los países más sísmicos del mundo, y la propagación de las ondas sísmicas. Son temas de Ciencias de la Tierra que también aparecen en la prueba de Física.

1.1

La estructura interna de la Tierra: corteza, manto y núcleo

Desde cero

La Tierra no es una bola homogénea: por dentro está organizada en capas, como una cebolla, que se distinguen por su composición y su estado (sólido o líquido). De afuera hacia adentro:

Corteza: la capa exterior, sólida, delgada y rocosa, donde vivimos. Hay corteza continental (gruesa, ligera, granítica) y corteza oceánica (delgada, más densa, basáltica).
Manto: la capa más gruesa, de roca sólida pero que fluye muy lentamente (como plástico) por el calor interno. Sus corrientes de convección mueven las placas.
Núcleo externo: hecho de hierro y níquel fundidos (líquido). Su movimiento genera el campo magnético de la Tierra.
Núcleo interno: también de hierro y níquel, pero sólido, porque la presión es tan altísima que lo solidifica pese a la enorme temperatura.

Una distinción útil por su comportamiento mecánico: la litósfera (corteza + parte superior rígida del manto) es la capa quebradiza que forma las placas; debajo, la astenósfera es la parte del manto más blanda sobre la que las placas se deslizan.

Corte de la Tierra mostrando sus capas concéntricas: corteza, manto, núcleo externo líquido y núcleo interno sólido — **Figura.** Corte de la Tierra: **corteza** (sólida y delgada), **manto** (sólido que fluye lentamente), **núcleo externo** (hierro-níquel líquido, genera el campo magnético) y **núcleo interno** (hierro-níquel sólido por la altísima presión).

Tierra estática vs. Tierra dinámica

Hay dos formas de modelar nuestro planeta, y la prueba pregunta por la diferencia:

Modelo estático: describe la Tierra como capas quietas (corteza, manto, núcleo), útil para entender su composición. Es una «foto fija».
Modelo dinámico: describe la Tierra como un sistema en movimiento: el calor interno genera convección en el manto, que mueve las placas tectónicas, y eso produce sismos, volcanes y montañas. Es la «película».

El modelo dinámico no reemplaza al estático: lo complementa explicando cómo cambia la Tierra con el tiempo.

Error típico

Creer que el manto es lava líquida. No: el manto es roca sólida que fluye muy lentamente (centímetros por año). Solo se funde parcialmente en zonas concretas y forma el magma. Otro error: pensar que todo el núcleo es líquido; el núcleo externo es líquido, pero el interno es sólido por la presión.

Pregunta tipo ECEP

Un docente compara dos formas de estudiar la Tierra: un modelo estático (capas según su composición) y un modelo dinámico (la Tierra como sistema en movimiento). ¿Qué distingue al modelo dinámico?

A) Que describe la Tierra como capas fijas e inmóviles según su composición.
B) Que explica los procesos en movimiento (convección del manto, placas tectónicas, sismos y volcanes) que cambian la Tierra con el tiempo.
C) Que solo sirve para describir la atmósfera, no el interior.
D) Que niega la existencia de capas en el interior terrestre.

Correcta: B. El modelo dinámico mira la Tierra como un sistema en movimiento: la convección del manto mueve las placas y produce sismos, volcanes y relieve. A describe el modelo estático (la foto fija), no el dinámico. C es falso: el modelo dinámico trata el interior y la litósfera. D es incorrecto: el dinámico usa las capas, no las niega; las pone en movimiento.

Pregunta tipo ECEP

El campo magnético de la Tierra (el que orienta la brújula) se genera en su interior. ¿En qué capa y por qué?

A) En la corteza, porque ahí están las rocas con minerales de hierro.
B) En el núcleo externo, porque es hierro-níquel líquido en movimiento, y cargas en movimiento generan campo magnético.
C) En el núcleo interno, porque al ser sólido concentra todo el magnetismo.
D) En el manto, porque su roca fundida actúa como un imán permanente.

Correcta: B. El campo magnético terrestre se origina en el núcleo externo, de hierro y níquel líquido: su movimiento (cargas que se desplazan) genera el campo, como una dinamo. A la corteza no produce el campo global. C el núcleo interno es sólido y no genera por sí solo la dinamo; el movimiento del líquido externo es clave. D el manto es sólido (no «roca fundida») y no es un imán permanente.

1.1

Tectónica de placas: por qué Chile tiembla, y las ondas sísmicas

Desde cero

La litósfera (la capa rígida exterior) está quebrada en grandes piezas llamadas placas tectónicas, que flotan y se mueven lentamente sobre la astenósfera, empujadas por la convección del manto. En los bordes donde las placas interactúan ocurre casi toda la actividad sísmica y volcánica. Hay tres tipos de borde:

Convergente: dos placas chocan. Si una es oceánica (más densa) y otra continental, la oceánica se hunde bajo la otra: es la subducción. Genera grandes terremotos, fosas oceánicas y volcanes.
Divergente: dos placas se separan y entre ellas asciende magma que crea corteza nueva (dorsales oceánicas).
Transformante: dos placas se deslizan de costado una junto a la otra (como la falla de San Andrés).

Chile está justo sobre un borde convergente: la placa de Nazca (oceánica) subduce bajo la placa Sudamericana (continental). Esa subducción acumula tensión que se libera de golpe en terremotos, y funde roca que alimenta la cordillera de los Andes y sus volcanes. Por eso Chile pertenece al Cinturón de Fuego del Pacífico y es uno de los países más sísmicos del planeta.

Esquema de subducción frente a Chile: la placa oceánica de Nazca se hunde bajo la placa continental Sudamericana, formando una fosa, terremotos y la cordillera con volcanes — **Figura.** Subducción frente a Chile: la placa oceánica de **Nazca** (más densa) se hunde bajo la placa **Sudamericana**. La fricción acumula tensión que se libera en **terremotos**, y la roca que se funde en profundidad alimenta los **volcanes** de los Andes.

Las ondas sísmicas: P y S

Un terremoto libera energía que viaja por la Tierra como ondas sísmicas. Estudiarlas sirve para dos cosas: localizar el sismo y «radiografiar» el interior de la Tierra (así se descubrieron las capas). Las dos principales:

Ondas P (primarias): son longitudinales (comprimen y estiran el material en la dirección de avance). Son las más rápidas, llegan primero, y atraviesan sólidos y líquidos.
Ondas S (secundarias): son transversales (sacuden el material de lado). Son más lentas, llegan después, y solo atraviesan sólidos (no pasan por líquidos).

Una pista crucial: como las ondas S no cruzan el núcleo externo, se dedujo que el núcleo externo es líquido. Así, las ondas sísmicas son la herramienta con que se construyó el modelo de capas de la Tierra.

Error típico

Pensar que las ondas P y S son lo mismo o que las dos atraviesan todo. No: las P son longitudinales, rápidas y pasan por sólidos y líquidos; las S son transversales, lentas y solo por sólidos. Otro error: confundir epicentro (el punto en la superficie, sobre el foco) con hipocentro o foco (el punto en profundidad donde se origina el sismo).

Pregunta tipo ECEP

Chile es uno de los países con más terremotos del mundo. ¿Cuál es la razón geológica principal?

A) Porque tiene una cordillera muy alta que «atrae» los sismos.
B) Porque está sobre un borde convergente donde la placa oceánica de Nazca subduce bajo la placa continental Sudamericana.
C) Porque la corteza chilena es más delgada que en el resto del planeta.
D) Porque está lejos de cualquier borde de placa, en zona estable.

Correcta: B. Chile se ubica sobre un borde convergente: la placa oceánica de Nazca se hunde (subduce) bajo la Sudamericana. La fricción acumula tensión que se libera en grandes terremotos, y por eso Chile integra el Cinturón de Fuego del Pacífico. A invierte la causa: la cordillera es consecuencia de la subducción, no la atrae. C el grosor de la corteza no es la causa. D es lo contrario: Chile está sobre un borde de placa muy activo.

Pregunta tipo ECEP

En un sismo, los instrumentos registran primero las ondas P y, un rato después, las ondas S, que además no logran cruzar el núcleo externo de la Tierra. ¿Qué se concluye?

A) Que las ondas P son más lentas que las S y que el núcleo externo es sólido.
B) Que las ondas P son más rápidas que las S, y que el núcleo externo es líquido, porque las ondas S (transversales) no atraviesan líquidos.
C) Que ambas ondas son iguales y el orden de llegada es azar.
D) Que el núcleo interno es líquido y por eso detiene las ondas S.

Correcta: B. Las P (longitudinales) son más rápidas y llegan primero; las S (transversales) son más lentas y solo viajan por sólidos. Que las S no crucen el núcleo externo revela que este es líquido. A invierte la velocidad y el estado. C niega una diferencia real entre P y S. D confunde las capas: el que detiene las S es el núcleo externo líquido, no el interno (que es sólido).

Subdominio 4.1 · Núcleo atómico

Del cosmos al núcleo: las fuerzas que rigen la materia

Tras mirar lo más grande, bajamos a la escala más pequeña. Toda la materia y todas las interacciones del universo, desde la órbita de un planeta hasta la unión de los quarks dentro de un protón, se explican con cuatro interacciones fundamentales. Este subdominio te pide identificarlas, conocer su partícula mediadora, su intensidad relativa y su alcance, y entender por qué unas dominan a escala atómica y otras a escala cósmica.

4.1

Las cuatro interacciones fundamentales y sus partículas

Desde cero

En la naturaleza existen cuatro fuerzas o interacciones fundamentales. Todas las demás (la fricción, la tensión, la fuerza elástica…) son manifestaciones de estas. Cada una se "transmite" mediante una partícula mediadora:

Interacción nuclear FUERTE — mediada por el gluón. Mantiene unidos los quarks dentro de los protones y neutrones, y a estos dentro del núcleo. Es la más intensa de las cuatro, pero de muy corto alcance (del tamaño del núcleo).
Interacción ELECTROMAGNÉTICA — mediada por el fotón. Actúa entre cargas eléctricas (atracción y repulsión, magnetismo, luz). De alcance infinito, aunque mucho más débil que la fuerte.
Interacción nuclear DÉBIL — mediada por los bosones W y Z. Responsable del decaimiento radiactivo (por ejemplo, el decaimiento beta). De corto alcance.
Interacción GRAVITATORIA — mediada (hipotéticamente) por el gravitón, aún no detectado. Es la más débil de todas, pero de alcance infinito y siempre atractiva, por lo que domina a gran escala (planetas, estrellas, galaxias).

Las partículas elementales de materia se agrupan en quarks (forman protones y neutrones) y leptones (el electrón es el más conocido).

Comparación de las cuatro interacciones

Interacción	Partícula mediadora	Intensidad relativa	Alcance
Fuerte	Gluón	La más intensa (1)	Corto (núcleo)
Electromagnética	Fotón	Intermedia	Infinito
Débil	Bosones W y Z	Débil	Corto
Gravitatoria	Gravitón (hipotético)	La más débil	Infinito

Idea clave

Hay una aparente paradoja: la gravedad es la más débil de las cuatro fuerzas, pero es la que gobierna el universo a gran escala. ¿Por qué? Porque es de alcance infinito y siempre atractiva (no se cancela como las cargas eléctricas + y −). Sumada sobre toda la masa de un planeta, una estrella o una galaxia, su efecto se vuelve dominante.

Error típico

Creer que, por ser la más débil, la gravedad es "poco importante". A escala de partículas sí es despreciable, pero como tiene alcance infinito y nunca se anula, es la fuerza que mantiene unidos los sistemas planetarios y las galaxias. Otro error: confundir la fuerza fuerte (gluón, une quarks) con la débil (bosones W/Z, decaimiento radiactivo).

**Figura 2.** El núcleo atómico (protones y neutrones) y sus componentes: los **quarks** unidos por la interacción nuclear fuerte mediante gluones. A esta escala dominan las fuerzas fuerte, electromagnética y débil; la gravedad es despreciable.

Pregunta tipo ECEP

¿Cuál de las cuatro interacciones fundamentales es la responsable de mantener unidos los protones y neutrones dentro del núcleo atómico, a pesar de la repulsión eléctrica entre los protones?

A) La interacción nuclear fuerte, mediada por el gluón.
B) La interacción electromagnética, mediada por el fotón.
C) La interacción gravitatoria, mediada por el gravitón.
D) La interacción nuclear débil, mediada por los bosones W y Z.

Correcta: A. La interacción nuclear fuerte (gluón) es la más intensa y vence la repulsión electromagnética entre protones, manteniendo el núcleo unido. B es justamente la fuerza que repele los protones entre sí; no los une. C es millones de veces demasiado débil a escala nuclear como para tener efecto. D es la responsable del decaimiento radiactivo, no de la cohesión del núcleo.

Pregunta tipo ECEP

Un estudiante afirma: "Como la gravedad es la fuerza más débil de las cuatro, no puede ser la que mantiene a los planetas orbitando el Sol". ¿Cómo corregir este razonamiento?

A) Tiene razón: en realidad son los planetas los que se mantienen por la fuerza nuclear fuerte.
B) Tiene razón: a esa escala domina la interacción electromagnética entre el Sol y los planetas.
C) Se equivoca: la gravedad es en realidad la fuerza más intensa de las cuatro.
D) Se equivoca: aunque la gravedad es la más débil, es de alcance infinito y siempre atractiva, por lo que domina a gran escala y sí mantiene las órbitas.

Correcta: D. La gravedad es la más débil entre partículas individuales, pero al ser de alcance infinito, siempre atractiva y no cancelarse (no hay "masa negativa"), su efecto sumado sobre cuerpos masivos domina a escala astronómica: por eso rige las órbitas. A es falso: la fuerza fuerte solo actúa a escala del núcleo. B es incorrecto: el Sol y los planetas son globalmente neutros, así que la fuerza electromagnética no los mantiene en órbita. C contradice un hecho: la más intensa es la fuerte, no la gravedad.

Pregunta tipo ECEP

El decaimiento radiactivo de ciertos núcleos inestables (por ejemplo, el decaimiento beta) está gobernado por una de las interacciones fundamentales. ¿Cuál es, y cuál es su partícula mediadora?

A) La interacción fuerte, mediada por gluones.
B) La interacción nuclear débil, mediada por los bosones W y Z.
C) La interacción gravitatoria, mediada por el gravitón.
D) La interacción electromagnética, mediada por el fotón.

Correcta: B. El decaimiento radiactivo (en particular el beta) lo gobierna la interacción nuclear débil, cuyas partículas mediadoras son los bosones W y Z. A describe la fuerza que une los quarks y el núcleo, no la que lo hace decaer. C es irrelevante a escala nuclear por su debilidad extrema. D actúa entre cargas (luz, magnetismo), pero no provoca el decaimiento beta.

4.1

Radiactividad, vida media y datación con Carbono-14

Desde cero

Algunos núcleos son inestables y se transforman solos emitiendo radiación: eso es la radiactividad (gobernada, en el caso del decaimiento beta, por la interacción nuclear débil). Un mismo elemento puede tener isótopos: átomos con el mismo número de protones pero distinto número de neutrones; algunos isótopos son estables y otros radiactivos.

Cada isótopo radiactivo decae a su propio ritmo, medido por su vida media (o periodo de semidesintegración): el tiempo que tarda en desintegrarse la mitad de los núcleos de una muestra. Es una propiedad fija de cada isótopo, no depende de la temperatura ni de la cantidad.

Cómo funciona la vida media

Si parto con una cantidad N de núcleos, tras cada vida media queda la mitad de lo anterior:

Tras 1 vida media: queda 1/2 de la muestra.
Tras 2 vidas medias: queda 1/4.
Tras 3 vidas medias: queda 1/8… y así sucesivamente.

El decaimiento es exponencial: nunca se llega a cero, pero la cantidad cae rapidísimo. Por eso, contando cuánto isótopo queda, se puede calcular el tiempo transcurrido: en eso se basa la datación radiactiva.

Datación con Carbono-14

El Carbono-14 (¹⁴C) es un isótopo radiactivo del carbono con una vida media de unos 5 730 años. Mientras un ser vivo está vivo, intercambia carbono con el ambiente y mantiene una proporción fija de ¹⁴C. Cuando muere, deja de incorporarlo y el ¹⁴C que tenía empieza a decaer. Midiendo cuánto queda, se calcula hace cuánto murió.

Su gran limitación: solo sirve para materia que estuvo viva (huesos, madera, tela, restos orgánicos) y para edades de hasta unos 50 000 años (después queda demasiado poco ¹⁴C para medir). No sirve para datar rocas o minerales que nunca fueron organismos; para esos se usan otros isótopos de vida media muy larga (como el uranio).

Error típico

Creer que con Carbono-14 se puede datar cualquier cosa antigua, incluidas rocas o dinosaurios de millones de años. No: el ¹⁴C solo data materia orgánica (que estuvo viva) y hasta unos 50 000 años. Para rocas o fósiles muy antiguos se usan otros métodos radiactivos. Otro error: pensar que la vida media cambia si calientas o aprietas la muestra; es constante para cada isótopo.

Pregunta tipo ECEP

Un arqueólogo quiere estimar la antigüedad de un trozo de madera de una herramienta prehistórica usando datación por Carbono-14. ¿Cuál es la principal limitación de este método?

A) Que solo funciona con metales, no con madera.
B) Que sirve únicamente para materia que estuvo viva (orgánica) y para edades de hasta unas decenas de miles de años; no data rocas ni minerales.
C) Que la vida media del Carbono-14 cambia según el clima, así que el resultado es poco fiable.
D) Que da la antigüedad exacta de cualquier objeto, sin límite de tiempo.

Correcta: B. El ¹⁴C solo sirve para restos orgánicos (que estuvieron vivos e incorporaron carbono) y para edades de hasta unos 50 000 años; no data rocas ni minerales. La madera sí es orgánica, así que el método aplica, con esa limitación de alcance. A es al revés: funciona con lo orgánico (como la madera), no con metales. C es falso: la vida media es constante, no depende del clima. D exagera: hay un límite temporal y de tipo de material.

Pregunta tipo ECEP

Una muestra contiene un isótopo radiactivo cuya vida media es de 8 años. Si hoy hay cierta cantidad, ¿qué fracción quedará sin desintegrar al cabo de 24 años?

A) 1/3, porque 24 dividido en 8 da 3.
B) 1/2, porque siempre queda la mitad.
C) 1/8, porque 24 años son 3 vidas medias y en cada una queda la mitad (1/2 → 1/4 → 1/8).
D) 0, porque tras 24 años ya se desintegró todo.

Correcta: C. 24 años son 3 vidas medias (24 / 8 = 3). En cada vida media queda la mitad: 1/2, luego 1/4, luego 1/8. Queda 1/8 de la muestra. A divide linealmente, ignorando que el decaimiento es por mitades. B aplica una sola vida media. D es falso: el decaimiento es exponencial y nunca llega exactamente a cero en un número entero de vidas medias.