Lei da Gravitação ou Gravitação Universal
Lista de 10 exercícios de Física com gabarito sobre o tema Lei da Gravitação ou Gravitação Universal com questões de Vestibulares.
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1. (Unit-AL) A descrição do Sistema Solar só foi possível graças à contribuição dos conhecimentos científicos acumulados durante séculos. Com base nos estudos de Johannes Kepler e Galileo Galilei, Isaac Newton analisou o movimento da Lua em torno da Terra, bem como o movimento dos planetas em torno do Sol.
Da análise do movimento da Lua em torno da Terra, conclui-se que
- o movimento da Lua não depende da presença da Terra, mas, apenas, da presença do Sol.
- a Lua e a Terra exercem igual força de atração sobre um mesmo objeto colocado em suas superfícies.
- a força que a Terra exerce sobre a Lua é igual à que a Lua exerce sobre a Terra.
- a força de atração da Terra sobre um objeto deixa de existir, ao colocá-lo em um recipiente com vácuo.
- a força que a Terra exerce sobre um objeto equivale à massa do objeto
Resposta: C
Resolução: Da análise do movimento da Lua em torno da Terra, conclui-se que a resposta correta é a opção C) a força que a Terra exerce sobre a Lua é igual à que a Lua exerce sobre a Terra.
Segundo a terceira lei de Newton, conhecida como a Lei da Ação e Reação, quando um objeto exerce uma força sobre outro objeto, o segundo objeto exerce uma força de mesma intensidade, mesma direção e em sentido oposto sobre o primeiro objeto. Isso significa que a força de atração que a Terra exerce sobre a Lua é igual em magnitude e oposta em direção à força de atração que a Lua exerce sobre a Terra.
2. (Unicamp) Recentemente, a agência espacial americana anunciou a descoberta de um planeta a trinta e nove anos-luz da Terra, orbitando uma estrela anã vermelha que faz parte da constelação de Cetus. O novo planeta possui dimensões e massa pouco maiores do que as da Terra e se tornou um dos principais candidatos a abrigar vida fora do sistema solar. Considere este novo planeta esférico com um raio igual a RP = 2RT e massa MP = 8MT, em que RT e MT são o raio e a massa da Terra, respectivamente. Para planetas esféricos de massa M e raio R, a aceleração da gravidade na superfície do planeta é dada por g = GM/R² em que G é uma constante universal. Assim, considerando a Terra esférica e usando a aceleração da gravidade na sua superfície, o valor da aceleração da gravidade na superfície do novo planeta será de
- 5 m/s².
- 20 m/s².
- 40 m/s².
- 80 m/s².
Resposta: B
Resolução:
3. (UEMG) Imagine que, num mesmo instante, uma pedra seja abandonada por uma pessoa, na Terra, e por um astronauta, na Lua, de uma mesma altura. Sabe-se que a gravidade na Lua é 6 vezes menor do que na Terra. Na Terra, despreze a resistência do ar no movimento da pedra.
Com base nessas informações, é CORRETO afirmar que
- as duas pedras chegarão juntas ao solo.
- as duas pedras chegarão ao solo com a mesma velocidade.
- o tempo gasto pela pedra para atingir o solo será maior na Terra do que na Lua.
- a velocidade com que a pedra atinge o solo na Terra é maior do que na Lua.
Resposta: D
Resolução: A resposta correta é a opção D) a velocidade com que a pedra atinge o solo na Terra é maior do que na Lua.
Isso ocorre porque a gravidade na Lua é 6 vezes menor do que na Terra. Quando a pedra é abandonada por uma pessoa na Lua, ela é menos acelerada pela gravidade lunar em comparação com a gravidade terrestre. Portanto, a pedra levará mais tempo para atingir o solo na Lua.
Além disso, como a aceleração da gravidade é menor na Lua, a velocidade final da pedra quando atinge o solo será menor em comparação com a Terra. Na Terra, a pedra é acelerada com uma maior intensidade pela gravidade, resultando em uma maior velocidade no momento em que ela atinge o solo.
Assim, a velocidade com que a pedra atinge o solo na Terra é maior do que na Lua.
É importante ressaltar que, desprezando a resistência do ar, as pedras não chegarão juntas ao solo, nem terão a mesma velocidade ao atingir o solo. A resposta correta é a opção D.
04. (Fuvest) A Estação Espacial Internacional orbita a Terra em uma altitude h. A aceleração da gravidade terrestre dentro dessa espaçonave é:
- nula.
Resposta: D
Resolução:
05. (PUC-SP) A intensidade da força gravitacional com que a Terra atrai a Lua é F. Se fossem duplicadas a massa da Terra e da Lua e se a distância que as separa fosse reduzida à metade, a nova força seria:
- 16F
- 8F
- 4F
- 2F
- F
Resposta: A
Resolução: A intensidade da força gravitacional entre dois corpos é dada pela fórmula:
F = (G * m1 * m2) / r²
Onde:
- F é a intensidade da força gravitacional
- G é a constante universal da gravitação (aproximadamente 6,67430 × 10^(-11) N m²/kg²)
- m1 e m2 são as massas dos corpos
- r é a distância entre os corpos
No caso da Terra e da Lua, se duplicarmos a massa da Terra (m1) e a massa da Lua (m2) e reduzirmos à metade a distância entre eles (r/2), a nova força gravitacional (F') será dada por:
F' = (G * (2m1) * (2m2)) / ((r/2)²)
F' = (4G * m1 * m2) / ((r/2)²)
F' = (4 * (G * m1 * m2)) / (r²/4)
F' = 16 * (G * m1 * m2) / r²
Portanto, a nova força gravitacional (F') será 16 vezes maior do que a força gravitacional original (F).
06. (Cesgranrio) A força da atração gravitacional entre dois corpos celestes é proporcional ao inverso do quadrado da distância entre os dois corpos. Assim é que, quando a distância entre um cometa e o Sol diminui da metade, a força de atração exercida pelo Sol sobre o cometa:
- diminui da metade;
- é multiplicada por 2;
- é dividida por 4;
- é multiplicada por 4;
- permanece constante.
Resposta: D
Resolução:
07. (UFRGS) Em 23 de julho de 2015, a NASA, agência espacial americana, divulgou informações sobre a existência de um exoplaneta (planeta que orbita uma estrela que não seja o Sol) com características semelhantes às da Terra. O planeta foi denominado Kepler 452-b. Sua massa foi estimada em cerca de 5 vezes a massa da Terra e seu raio em torno de 1,6 vezes o raio da Terra.
Considerando g o módulo do campo gravitacional na superfície da Terra, o módulo do campo gravitacional na superfície do planeta Kepler 452-b deve ser aproximadamente igual a:
- g/2.
- g.
- 2g.
- 3g.
- 5g.
Resposta: C
Resolução:
08. (UFSM-RS) Dois corpos esféricos de mesma massa têm seus centros separados por uma certa distância, maior que o seu diâmetro. Se a massa de um deles for reduzida à metade e a distância entre seus centros, duplicada, o módulo da força de atração gravitacional que existe entre eles estará multiplicado por:
- 8
- 4
- 1
- 1/4
- 1/8
Resposta: E
Resolução:
09. (Unespar) Qual a força de atração gravitacional que um carro, pesando 1500 kg, exerce sobre uma pessoa de massa 80 kg que está a 10 metros de distância?
Considere G = 6,7·10-11 (N·m²/kg²).
- F = 8,04·10-8 N;
- F = 6,7·10-11 N;
- F = 8,04·10-8 N·m²/kg²;
- F = 4·10-8 N;
- F = 5 N.
Resposta: A
Resolução: Para calcular a força de atração gravitacional entre o carro e a pessoa, podemos usar a fórmula:
F = (G * m1 * m2) / r²
Onde:
- F é a força de atração gravitacional
- G é a constante universal da gravitação (6,7·10^(-11) N·m²/kg²)
- m1 é a massa do carro (1500 kg)
- m2 é a massa da pessoa (80 kg)
- r é a distância entre o carro e a pessoa (10 metros)
Substituindo os valores na fórmula, temos:
F = (6,7·10(-11) * 1500 * 80) / 10²
F = (6,7·10(-11) * 120000) / 100
F = 8,04·10(-8) N
Portanto, a força de atração gravitacional que o carro exerce sobre a pessoa é de 8,04·10^(-8) N.
10. (Cesgranrio) A força da atração gravitacional entre dois corpos celestes é proporcional ao inverso do quadrado da distância entre os dois corpos. Assim, quando a distância entre um cometa e o Sol diminui da metade, a força de atração exercida pelo Sol sobre o cometa:
- diminui da metade;
- é multiplicada por 2;
- é dividida por 4;
- é multiplicada por 4;
- permanece constante.
Resposta: D
Resolução: