Questões de Concurso sobre Força Gravitacional e Satélites

Em 1687, Isaac Newton compôs uma lei para explicar o movimento dos astros, baseada na gravidade (Lopes e Rosso, 2020). Dessa forma, ele universalizou o conceito de gravidade, e denominou a força da gravidade conforme descrição contida em uma das alternativas abaixo.

Marque a opção CORRETA.

Na situação mostrada na figura I, o movimento vertical é denominado queda livre e acontece exclusivamente pelo efeito da gravidade local.

Associe corretamente as fases da lua indicadas na Coluna 1 às suas respectivas características indicadas na Coluna 2.

Coluna 1

1. Cheia.

2. Nova.

3. Quarto-crescente.

4. Quarto-minguante.

Coluna 2

( ) A Lua está na mesma direção do Sol.

( ) A Lua nasce aproximadamente às 24h e se põe por volta de 12h.

( ) A Lua está a leste do Sol, que, portanto, ilumina seu lado oeste.

( ) A Lua está no céu durante toda a noite, nasce quando o Sol se põe e se põe no nascer do Sol.

A ordem correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é:

Ao final de uma aula de Física sobre a Lei da Gravitação Universal e corpos em órbita, o professor lançou o seguinte desafio aos alunos: “determinem o período (T) do movimento de um satélite artificial que irá descrever uma órbita circular em torno do nosso planeta”. Adotando a altura da órbita como h (em relação a superfície do planeta), o raio da Terra como R, a massa da Terra como M e G como a constante de gravitação universal, assinale a alternativa que apresenta corretamente o quadrado do período (T²) do movimento deste satélite.

Quando ocorre o solstício de verão no Sul, significa que o Sol está:

A ocorrência das estações do ano se deve:

Duas esferas de massas iguais a 𝒎_𝑨 = 𝒎 e 𝒎_𝑩 = 𝟐𝒎 são posicionadas com seus centros sobre os pontos A e B de modo que a distância entre eles seja 𝑫_𝑨𝑩 = 𝒅. Uma terceira esfera de massa 𝒎_𝑪 = 𝟐𝒎, é, então, posicionada com seu centro sobre um ponto C, colinear aos pontos A e B e distante 𝑫_𝑨𝑪 = 𝒅⁄𝟑 do ponto A. Assinale a alternativa correta que descreve a força que atua sobre a esfera localizada no ponto C, em decorrência da interação gravitacional entre esses três corpos.

Uma balança típica, como as usadas em farmácias, mede, diretamente, o peso da pessoa que se coloca sobre seu piso.

Um estudante, quando aprendeu a Lei da Gravitação Universal, ao saber que o primeiro satélite artificial da Terra, o Sputinik 1, lançado em 1957, tinha o tamanho de uma bola de basquete, resolveu estimar sua velocidade orbital, supondo sua órbita circular.

Para isto pesquisou na internet e obteve os valores da massa e do raio da Terra, da massa do Sputinik 1 e da altitude em que se encontrava e da constante de gravitação universal.

Ao fazer os cálculos verificou que era desnecessário saber o valor

Júpiter e suas luas são observáveis com um telescópio amador. As quatro maiores luas de Júpiter foram descobertas por Galileu em 1610 e marcam o início da exploração do cosmos por meio de telescópios.

Sabendo-se que o período orbital da lua Europa é aproximadamente o dobro do período orbital da lua Io, e que o período orbital da lua Ganímedes é aproximadamente o dobro do período orbital da lua Europa, assinale a alternativa que melhor representa uma possível configuração visível em uma observação do céu em que essas três luas e Júpiter estão alinhados no plano perpendicular à direção de observação (plano de observação). As linhas horizontais estão equidistantes e considere $\sqrt[3]{4}$ = 1,6.

O experimento de Henry Cavendish (1797) foi utilizado para medir a interação gravitacional entre pares de esferas de chumbo, o que nos permite o cálculo da constante gravitacional G na lei da gravitação universal de Newton. Além de fornecer a densidade da Terra e consequentemente sua massa, proposta inicial do experimento, foi capaz de comprovar a validade da lei de Newton para a gravitação em escalas menores do que as do sistema solar. A Interação gravitacional, que estabelece como certas partículas ou objetos interagem, é uma das quatro interações fundamentais encontradas na natureza. Na interação gravitacional, a Força F entre dois objetos massivos M e m é proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles (r²). Sendo assim, quando a distância inicial entre dois objetos massivos é reduzida à metade, a interação entre eles, que inicialmente era F, passa a ser de

Assinale a alternativa que indica corretamente, em termos do Raio da Terra (𝑅_{𝑇𝑒𝑟𝑟𝑎}), a distância do centro da Terra até um ponto onde a aceleração da gravidade é g/8.

Analise as assertivas a seguir:

I. O movimento de precessão da Terra faz com que as referências para norte e sul geográficos sofram alterações.

II. Os movimentos de rotação da Lua combinado com sua translação ao redor da Terra faz com que ela tenha sempre a mesma face voltada para a Terra.

III. Devido à força de Coriolis, o desvio na trajetória do ar em deslocamento no hemisfério norte se dá para a direita e no hemisfério sul ocorre para a esquerda.

Quais estão corretas?

Coloca-se um objeto em um dos pratos de uma balança de braços iguais. Para manter a balança em equilíbrio, é necessário colocar no outro prato um contrapeso de massa m, como mostra a figura 1.

figura 1

A seguir, suspende-se o mesmo objeto a uma mola. Na posição de equilíbrio, a mola se alonga x em relação a seu comprimento original, como mostra a figura 2.

figura 2

Imagine que repetíssemos esses experimentos na Lua. Lá, para manter a balança em equilíbrio usaríamos um contrapeso de massa m e a mola, na posição de equilíbrio, ficaria alongada x` em relação a seu comprimento original.

Nesse caso, verificamos que

Facilmente é possível encontrar em vários sites da internet vídeos do astronauta Neil Armstrong andando na Lua em 1969. Ainda que várias pessoas achem que a Lua não possui gravidade, a gravidade lunar tem um valor aproximado de 1,6m/s², enquanto na Terra a gravidade vale aproximadamente 10m/s². Mesmo a gravidade lunar sendo menor que a da Terra não significa que se um astronauta caísse em uma cratera lunar que ele não se machucaria devido à queda.

Suponha que dois objetos idênticos, partindo do repouso, caiam em queda livre após serem abandonados de uma mesma altura igual a 11,25 metros, porém em campos gravitacionais diferentes: na Terra e na Lua.

Considerando desprezível a resistência do ar, V_Terra a velocidade que o objeto chegaria no solo terrestre e V_Lua a velocidade que o objeto chegaria ao solo lunar, é CORRETO afirmar que a razão V_Terra / V_Lua é igual a:

Um professor apresentou a seus alunos informações a respeito de um objeto sólido feito de uma única substância química:

Massa: 5,0 kg

Volume: 1,0 m³

Peso: 49,0 N

A partir dessas informações, o professor perguntou aos alunos quais seriam os valores relacionados a esse objeto se ele estivesse na Lua, sabendo-se que a aceleração gravitacional na Lua é 1,6 m/s². Aos alunos o professor deu a informação de que na Terra a aceleração gravitacional é 9,8 m/s².

Os alunos responderam, corretamente, que na Lua o valor

Iniciada em 1998 e finalizada em 2011, a Estação Espacial Internacional (ISS – International Space Station) é um moderno laboratório que orbita a Terra numa altura de aproximadamente 400 km. Montada parte por parte, por um esforço conjunto de 15 países, a ISS teve um custo total estimado em 150 bilhões de dólares. Embora possua o que há de mais avançado em tecnologia, alguns reparos eventuais são necessários para manter a estação em condições satisfatórias para a realização de experimentos em ambientes de baixa gravidade e para a plena observação da Terra. Num desses reparos, uma astronauta de massa 60,0 kg, enquanto flutua, lança uma chave de fenda de massa 300,0 gramas, que passa a se mover com uma velocidade de 1,60 m/s em relação à ISS. Diante do exposto, pode-se afirmar que:

As velocidades lineares do satélite e da Terra são iguais em módulo.

Leia o texto abaixo.

O Mars Climate Orbiter (MCO)

Em 11 de dezembro de 1998, a NASA lançava o MCO, uma sonda espacial de 638 kg cujo objetivo era estudar o clima marciano. No entanto, em 23 de setembro de 1999, quando a sonda fazia a manobra de inserção na órbita de Marte, a comunicação com a sonda foi perdida.

Um dos relatórios produzidos posteriormente para entender os motivos do acidente determinou que a causa principal foi o uso de sistemas de unidades conflitantes. Os softwares utilizados pela equipe de controle na Terra forneciam dados no sistema de unidades usuais dos Estados Unidos (similar ao sistema imperial) enquanto que a sonda utilizava unidades do Sistema Internacional de Unidades. Como resultado, instruções erradas foram enviadas para a sonda, fazendo-a se aproximar demais do planeta. Acredita-se que ela foi destruída pelo atrito de entrada da atmosfera ou que tenha sido perdida no espaço caso tenha conseguido sair da atmosfera. Custo da missão: 327,6 milhões de dólares.

De acordo com o relatório, o sistema em terra que calculava o impulso da sonda produziu resultados em libra-força segundo (lbf.s) enquanto o sistema de cálculo de trajetória esperava o resultado em Newton-segundo (N.s).

Fonte: Disponível em: <https://cienciaprogramada.com.br/2020/08/nasa-perdemilhoes-erros-unidade>

Com base no texto e em seus conhecimentos sobre unidades e movimento linear, avalie as seguintes afirmações (considere 1lb = 0,45kg):

I- Os valores digitados no sistema da equipe de controle para a força dos propulsores deveriam ser corrigidos por um fator multiplicativo de 2,2 antes de serem enviados para a sonda.

II- O envio de parâmetros menores para o tempo de acionamento dos propulsores da sonda poderia ter evitado o acidente.

III- O valor da libra-força em relação ao Newton é diferente na Terra e em Marte.

IV- A aplicação de um impulso de 1276 N.s é capaz de variar a velocidade da sonda em 2 m/s.

Estão corretas apenas

Duas espaçonaves, A e B, viajam em sentidos contrários a velocidades de valor absoluto V_A = 0,80.c e V_B = 0,70.c, medidas de um referencial inercial em repouso na superfície da Terra; c é a velocidade da luz no vácuo. A velocidade com que o astronauta de A mede a velocidade da nave B deve ser, em valor absoluto, igual a