SóProvas


ID
5556136
Banca
CESPE / CEBRASPE
Órgão
SEDUC-AL
Ano
2021
Provas
Disciplina
Física
Assuntos

Considerando a aceleração da gravidade da Terra como gT = 9,8 m/s2 e o raio da Terra como RT = 6,37 × 106 m, julgue o próximo item, a respeito da mecânica newtoniana relacionada à gravitação.


Se existisse um túnel ao longo do diâmetro que passa pelo centro da Terra, um objeto, na superfície, partindo do repouso, ao passar pelo centro da Terra, teria uma velocidade maior que 10 km/s. 

Alternativas
Comentários
  • Usando Torricelli, temos:

    V² = V0² + 2*a.d

    onde no nosso caso a = g (gravidade) e d = 2Rt (duas vezes o raio da Terra, por ser diâmetro) e V0 = 0 porque parte do repouso, logo

    V = raiz( 2* g * 2 * Rt ) = 124,85 x 10³ m/s

    convertendo para km/s

    V = 0,124 km/s

    ERRADA

  • Questão ERRADA!

    Porém a explicação do nosso amigo Matheus Macedo está equivocada! Primeiro que a solução final dele foi 124,85 x 10³ m/s, passando para a unidade da questão, que é em km/s bastaria tirar apenas a base 10³ o que resultaria em 124,85 km/s o que faria marcar a questão como correta, uma vez que esse valor, de fato, é maior que 10 km/s como cita a questão.

    Segue a resolução correta:

    O objeto, a iniciar sua queda na superfície, vai aumentando a velocidade, no entanto, a medida que vai chegando próximo ao centro da Terra, sua velocidade vai diminuindo, por que, pela lógica, a medida que ele passasse pelo centro e fosse para o lado da Terra, teria a força gravitacional atuando no sentindo contrário. Pensem como se eu aqui soltasse uma pedra em direção ao centro e, alguém no Japão fizesse o mesmo, ambas a pedras ia em direção ao centro e, ambas, ao passar pelo centro teria uma força contrária atual para fazer com que elas voltassem para o centro novamente, isso implica dizer que, qualquer objeto solto, ao passar pelo centro sua força gravitacional seria zero, uma vez que nesse ponto, mudaria o sentido da força, é como jogar um objetivo para cima e na altura máximo sua velocidade é zero por que nesse ponto o objeto mudaria de sentido.

    Sendo assim, a força gravitacional seria igual a força centrípeta, ambas apontam para o centro:

    Fg = Fc

    G.M.m/R^2 = m.v^2/R

    Cortando a massa e o raio dos dois lados e isolando a velocidade, ficaremos:

    V = √G.M/R

    Substituindo G=6,7.10^-11; M=6.10^24 e R=6,4.10^6

    Ficaremos com a V = 8.000 m/s ou V = 8 km/s o que torna a questão errada, uma vez que a questão afirma que é um valor acima de 10 km/s.

    Aí vocês podem está se perguntando, ah! mas a questão não deu a Massa do Planeta nem o valor da Gravidade Universal, deu só o valor da gravidade da Terra que é 9,8 m/s. Mas você igualando a Força Gravitacional com o Peso, chega na expressão:

    Fg=P

    G.M.m/R^2 = m. g

    Cortando m nos dois lados e isolando g temos:

    g = G.M/ R^2 e aí a questão fica ainda mais fácil por que, quando você for igualar a força gravitacional com a força centrípeta, pode trocar toda a expressão (destacada de azul) apenas por g, em que g = 9,8 m/s^2.

    O intuito aqui não é desmerecer ninguém, apenas colocar a forma correta de analisar para servir com base para as questões futuras, o intuito é apenas ajudar!