Questões de Física - Força Gravitacional e Satélites para Concurso

Enquanto na exploração sísmica terrestre tradicional utilizam-se geofones de um único componente que registram a componente vertical do solo, dominado pelas ondas P, o registro de ondas S requer a utilização de geofones: 

A transmissão para o Brasil de um jogo de futebol que ocorre no Japão é realizada com o auxílio de um satélite de comunicações que retransmite as ondas por ele recebidas. As ondas utilizadas pelo satélite neste caso são:

O planeta Júpiter tem um raio igual a 11,2 vezes o raio da Terra e uma massa de cerca de 318 vezes a massa de nosso planeta. O planeta gigante gira em torno de seu eixo em 10,2 horas. Qual é a velocidade mínima de uma espaçonave para deixar a superfície de Júpiter  a fim de escapar totalmente de sua atração gravitacional? (Considere: G = 6,67 . N.m²/kg² , R = 6,38 . 10⁶ m (raio equatorial da Terra), M = 5,98 . 10²⁴ kg)

A posição de um ponto da superfície da Terra, em relação ao equador, pode ser caracterizada pelo ângulo θ, denominado “latitude”, que seu raio-posição em relação ao centro C da Terra forma com o plano equatorial, como ilustra a figura.

Os geógrafos contam a latitude, em cada hemisfério, do equador para os polos.

Assim, em cada hemisfério:

Assinale a opção que indica o gráfico que melhor representa como o módulo V da velocidade de um ponto da superfície da Terra, devida à sua rotação, varia com a latitude θ.

Leia com atenção as informações a seguir.

A aceleração da gravidade na superfície da Terra é da ordem de 10 m/s² ; a constante de gravitação universal vale 6,67.10–11 N.m2 /kg² ; e o raio médio da Terra é 6400 km.

De posse dessas informações, é possível estimar a massa da Terra em, aproximadamente,

Em 1798 o cientista Henry Cavendish realizou uma medida acurada da massa da terra, e, portanto, de sua densidade e mesmo da constante gravitacional (‘Experiments to determine the Density of the Earth’, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 88 p.469-526, 1798), parâmetro muito importante para o avanço do entendimento geológico de nosso planeta. Nas vizinhanças da Terra, onde altura do corpo em relação ao centro de massa do planeta pode ser aproximada pelo valor do raio da Terra, a igualdade entre a força peso e a Lei da Gravitação Universal de Newton permite associar o valor da aceleração da gravidade g com a constante da gravitação universal G=6,7x10^-11m³/kg.s², a massa e o raio da Terra. Considerando g=10m/s², π=3, e que a Terra é uma esfera de volume V=4πR³/3 com raio médio de cerca de 6400 km, calcule a densidade do planeta. Dos valores abaixo o que mais se aproxima para o valor obtido é:

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:

Corpos que apresentam movimento próprio, cujo tamanho pode ser calculado por meio da medida da quantidade de luz que ele reflete, e que não apresentam brilho constante devido à reflexão solar, são denominados:

As concepções prévias dos alunos são os conhecimentos ou representações construídas por eles a partir de uma primeira leitura do mundo. Essas concepções, que nem sempre são corretas, constituem uma das dificuldades encontradas pelos professores de Ciências em geral, e de Física em particular, para o ensino dessas disciplinas. Entre as concepções prévias que os alunos podem apresentar mostradas a seguir, a única cientificamente correta é:

Considere um sistema isolado de estrelas binárias no espaço. Em termos da constante de gravitação G, da distância entre as estrelas L e de suas massas M₁ e M₂, o período T de rotação das estrelas binárias quando as massas são diferentes (M₁ ≠ M₂) é dado por

Uma bomba, inicialmente em repouso, em uma região do espaço livre de campos gravitacionais explode, produzindo certa quantidade de pequenos fragmentos. Sobre esse evento é correto afirmar que

A aceleração gravitacional de um corpo que cai livremente próximo à superfície da Terra tem intensidade g. Próximo à superfície de outro corpo celeste, de massa igual ao triplo da massa da Terra e de raio o dobro do raio terrestre, a aceleração gravitacional tem intensidade

A constante de gravitação universal (G) foi introduzida na lei da gravitação universal de Newton por Cavendish, em 1611, fazendo com que a lei fosse equacionada (F=G.M.m/d² ). Seu valor, expresso em unidades das grandezas fundamentais da mecânica, no SI, é 6,67.10^–11

O eixo da Terra, em torno do qual a Terra gira completando uma volta em 24 horas, não é perpendicular ao plano de sua órbita em torno do Sol. Há uma inclinação de cerca de 23° , que também não é constante, mas demora milhares de anos para se alterar. A principal consequência dessa inclinação é a

O efeito da atiradeira gravitacional é produzido por uma “colisão” sem impacto de uma nave espacial com um planeta. Esse efeito é utilizado para fornecer um impulso adicional a uma nave espacial, aumentando sua velocidade.

A figura, a seguir, representa o planeta Saturno movendose em sentido x negativo, com uma velocidade orbital em relação ao Sol de módulo igual a v_planeta. Uma nave espacial dele se aproxima a uma velocidade de módulo igual a v_{inicial da nave} em relação ao Sol. A força gravitacional de Saturno faz que a nave mude de direção e retorne em sentido oposto.

Considerando a trajetória da nave como retilínea e que m_nave << M_planeta, sua velocidade final, depois que se afasta de modo que não sinta mais a atração gravitacional do planeta, é

As figuras, a seguir, mostram Nicolau Copérnico e a capa do seu grande tratado “Sobre as Revoluções das Esferas Celestes”, escrito em 1543, que introduziu o modelo heliocêntrico na Idade Média.

Essa obra era conceitualmente ainda bastante próxima da astronomia grega e tinha como objetivo principal

Segundo Aristóteles, cada coisa no universo possui seu “lugar natural”, e tende naturalmente a voltar para este local, a menos que alguma força a impeça. Com isto, ele explicava os diferentes movimentos realizados pelos corpos (uma pedra cai porque seu lugar natural é o solo, a fumaça sobe porque seu lugar natural é o céu, e assim por diante). Assinale o conceito da Física Moderna que não está relacionado diretamente com esta ideia do “lugar natural”.

Um objeto de massa e volume consideráveis é lançado de um helicóptero. Considere as alternativas abaixo em relação ao movimento vertical deste objeto:

I. A aceleração para baixo irá reduzir-se ao longo da queda, até chegar a zero, devido á resistência do ar.

II. A força exercida pela resistência do ar será constante ao longo de toda a queda.

III. A velocidade de queda irá aumentar até atingir um valor, chamado de velocidade crítica, no qual a força gravitacional iguala a força de resistência do ar.

Em relação às três afirmações acima, assinale a alternativa que contém apenas as afirmações corretas.

Um satélite em órbita da terra, de massa M, é atingido por um detrito espacial de massa 0,1 M, que fica incrustado nele. O controle de terra, utilizando os foguetes do satélite, consegue fazer com que ela permaneça exatamente na mesma órbita. Em relação ao período orbital do satélite, antes do impacto (P0) e depois do impacto, com o detrito aderido nele (P1), assinale a alternativa correta.