Questões de Concurso sobre Leis de Kepler

As três leis descobertas por Kepler para o movimento planetário serviram de base para Newton desenvolver a mecânica e a lei da gravitação universal. Considere as afirmações abaixo que relacionam as três leis de Kepler e a mecânica newtoniana.

I. A lei das órbitas elípticas decorre da dependência da força gravitacional entre o sol e cada planeta com inverso do quadrado da distância

II. A lei das áreas decorre da conservação do momento angular no movimento dos planetas em torno do Sol.

III. A lei da proporção entre o cubo do raio médio da órbita com o quadrado do período de revolução independe da força gravitacional variar com o inverso do quadrado da distância entre os corpos.

IV. A lei da proporção entre o cubo do raio médio da órbita e o quadrado do período de revolução pode ser utilizada para obter a massa do Sol a partir das trajetórias e períodos dos planetas do sistema solar.

É correto o que se afirma em:

Considere um planeta esférico e homogêneo de massa M e raio R. Dois satélites idênticos, de pequenas dimensões e massa m cada um, denotados por satélites 1 e 2, estão orbitando esse planeta descrevendo órbitas circulares de raios r₁ e r₂ > r₁ , respectivamente, como mostra a figura a seguir.

Considere qualquer referencial solidário ao planeta como um referencial inercial e despreze a interação gravitacional entre os satélites, assim como todas as outras forças, exceto as que o planeta exerce sobre cada satélite. A esse respeito, assinale V para a afirmativa verdadeira e F para a falsa.

( ) A energia cinética do satélite 2 é maior do que a do satélite 1, pois r₂ > r₁ .

( ) De acordo com a terceira lei de Kepler, os períodos das órbitas circulares dos dois satélites são iguais, pois ambos estão orbitando o mesmo planeta.

( ) A energia mecânica do sistema planeta-satélite 2 é maior que a do sistema planeta-satélite 1.

As afirmativas são, respectivamente,

De acordo com a 1ª lei de Kepler, “são elípticas as órbitas descritas pelos planetas em redor do Sol, com esta estrela em um dos focos”. Ao considerar-se a interação gravitacional entre o Sol e a Terra uma força central, quando o planeta Terra (MT = 6,0 x 10²⁴ kg) encontra-se no ponto mais afastado (A) (R_A = 1,53 x 10⁸ km) ou mais próximo (P) (R_P = 1,48 x 10⁸ km) do Sol, pode-se afirmar que:

Johannes Kepler (1571 – 1630), a partir de dados experimentais, elaborou as leis empíricas da Mecânica Celeste as quais levam seu nome: Lei das Órbitas, Lei das Áreas e Lei dos Períodos, sendo esta última, com o seguinte enunciado. “O quadrado do período de revolução (T) do planeta ao redor do Sol é diretamente proporcional ao cubo da distância média (R) entre o Sol e o referido planeta”. Essa lei é representada matematicamente pela relação:

T² = kR³

Na expressão acima, k é a constante de proporcionalidade. Se considerarmos o movimento do planeta com trajetória circular, sendo M a massa do Sol e G a constante de gravitação universal, o valor de k é:

Pela terceira Lei de Kepler, para um corpo em órbita de outro, a proporção entre o quadrado do período orbital e o cubo do raio da órbita é uma constante. Assinale a alternativa que indica a duração aproximada do período de translação da Terra em torno do Sol, em anos terrestres atuais, caso repentinamente a distância orbital da Terra ao Sol dobrasse.

Cinco satélites artificiais fazem uma órbita circularmente na Terra. Com as informações de massa e o raio da órbita de cada satélite, assinale a alternativa que apresenta o satélite com maior velocidade entre os cinco.

As aulas práticas de Ciências proporcionam uma ótima oportunidade para que os alunos sejam atuantes, construtor do próprio conhecimento, descobrindo que ciência é mais que mero aprendizado de fatos, portanto, um professor tendo à disposição, em uma bancada de laboratório, uma bateria, fios de cobre, uma lâmpada e uma bússola, pode comprovar:

Considere o movimento de um planeta em sua trajetória elíptica em torno do Sol, suposto um referencial inercial.

A esse respeito, assinale V para a afirmativa verdadeira e F para a falsa.

( ) O momento linear do planeta permanece constante durante o movimento, pois sua trajetória é fechada.

( ) O módulo do momento angular do planeta em relação ao Sol varia durante o movimento, de acordo com a 2ª lei de Kepler (Lei das Áreas).

( ) A energia potencial gravitacional do sistema Sol-planeta permanece constante durante o movimento, pois a força gravitacional é conservativa.

As afirmativas são, respectivamente,

Na cidade de Macapá, no Amapá, Fernando envia uma mensagem via satélite para Maria na mesma cidade.

A mensagem é intermediada por um satélite geoestacionário, em órbita circular cujo centro coincide com o centro geométrico da Terra, e por uma operadora local de telecomunicação da seguinte forma: o sinal de informação parte do celular de Fernando direto para o satélite que instantaneamente retransmite para a operadora, que, da mesma forma, transmite para o satélite mais uma vez e, por fim, é retransmitido para o celular de Maria.

Considere que esse sinal percorra todo trajeto em linha reta e na velocidade da luz, c; que as dimensões da cidade sejam desprezíveis em relação à distância que separa o satélite da Terra, que este satélite esteja alinhado perpendicularmente à cidade que se encontra ao nível do mar e na linha do equador. Sendo, M, massa da Terra, T, período de rotação da Terra, R_T , raio da Terra e G, a constante de gravitação universal, o intervalo de tempo entre a emissão do sinal no celular de Fernando e a recepção no celular de Maria, em função de c, M, T, G e R_T é

Os físicos identificam 4 forças diferentes na Natureza: (1) da gravidade; (2) eletromagnética; (3) nuclear forte; (4) de Fermi ou nuclear fraca. Apenas três dessas forças são aptas a gerar estruturas estáveis.

Assinale a alternativa que identifica as forças que consolidam os planetas, as moléculas e os átomos, nessa ordem.

Kepler era discípulo de Tycho Brahe, astrônomo dinamarquês que dedicou sua vida à observação do céu. Analisando durante 20 anos os dados compilados por Tycho Brahe, Kepler pôde formular suas três leis do movimento planetário, sendo que o enunciado “as orbitas dos planetas são elípticas e o sol se localiza num dos focos” se refere a uma dessas leis, essa lei e na ordem de criação de Kepler é: