Perguntas

Questão: 1

(Unicamp 2022) A força gravitacional exercida pelo Sol sobre a sonda Solar Parker tem módulo dado por $F_{Sol}=\frac{GMm}{r^2}$,  sendo $G\simeq 6,7\times 10^{-11} \frac{N\cdot m^2}{kg^2}$ a constante gravitacional universal, M = 2,0 x 10³⁰ kg a massa do Sol, m a massa da sonda, e r a distância entre a sonda e o centro do Sol. Sendo r = 1,0 x 10⁷ km (aproximadamente a distância atingida pela sonda em abril de 2021), qual é o módulo da aceleração gravitacional do Sol na referida posição?

a) $6,7\times 10^{-29} \frac{m}{s^2}$.

b) $1,34 \frac{m}{s^2}$.

c) $9,8 \frac{m}{s^2}$.

d) $2,0\times 10^{10} \frac{m}{s^2}$.

Questão: 2

(Acafe 2022) A lei da gravitação universal é uma força pela qual os dois objetos sofrem atração de campo e obedece à lei do inverso do quadrado da distância. Levando em conta que a força peso de um objeto pode ser igualada à força gravitacional, pode-se determinar a aceleração da gravidade conhecendo a massa do planeta Terra e a distância do seu centro ao ponto de interesse. De um modo geral, utilizamos o raio médio terrestre para obter g (médio). Logo, nosso planeta é achatado nos polos em relação ao Equador. Assim sendo, pode-se afirmar, quanto ao valor de g, que:

a) g (polos) > g (Equador) > g (médio).

b) g (médio) > g (polos) > g (Equador).

c) g (Equador) > g (médio) > g (polos).

d) g (polos) > g (médio) > g (Equador).

Questão: 3

(FMC  2022) O raio da Terra é R e o módulo da aceleração da gravidade na sua superfície é g. O módulo da aceleração da gravidade em um astronauta que se encontra em uma nave espacial numa órbita circular de raio 2R ao redor da Terra é:

a) 0  

b) g/8  

c) g/4  

d) g/2  

e) g  

Questão: 4

(UECE 2023) Apesar de a gravidade ser a mais fraca das quatro interações fundamentais, este fato não diminui sua importância, uma vez que ela tem o papel de manter em ordem o grande “balé cósmico”. Sabe-se que a aceleração da gravidade varia com a altitude; desta forma, o módulo da aceleração da gravidade na superfície de um planeta x, esférico e de densidade uniforme, de raio R, é g. Assim, a altura, em relação à superfície do planeta x, na qual a aceleração da gravidade vale g/9, é igual a:

a) R.

b) 4R.

c) 2R.

d) 3R.
 

Questão: 5

A lei da gravitação universal de Newton é expressa por $F = -\frac{GMm}{r^2}$, em que G é uma constante de proporcionalidade conhecida como constante gravitacional, M e m são massas de objetos distintos e r é a distância entre os centros de massa dos objetos. Sobre o sinal negativo presente na equação, podemos afirmar que:

a) corresponde à natureza atrativa da força gravitacional.

b) corresponde à natureza repulsiva da força gravitacional.

c) indica que é uma força sem um par de reação.

d) indica que a força gravitacional só depende de uma massa.

Questão: 6

Marque, a seguir, a única alternativa correta sobre a lei da gravitação universal.

a) Um corpo pode produzir, de forma isolada, atração gravitacional.

b) Se dois objetos que interagem entre si sofrerem um afastamento, a força gravitacional entre eles irá diminuir na mesma proporção.

c) Se dois objetos que interagem entre si sofrerem um afastamento, a força gravitacional entre eles irá aumentar ao quadrado da distância variada.

d) Se dois objetos que interagem entre si sofrerem um afastamento, a força gravitacional entre eles irá diminuir ao quadrado da distância variada.

Questão: 7

Leia o trecho da música a seguir:

“O mar serenou quando ela pisou na areia

Quem samba na beira do mar é sereia

O pescador não tem medo

É segredo se volta ou se fica no fundo do mar

Ao ver a morena sambando

Se explica que não vai pescar

Deixa o mar serenar”

Letra:​​ O mar serenou.​​ Compositores: Antonio Candeia Filho.

A música descreve de maneira poética o movimento das águas do mar, por meio das marés. Sobre isso, destaque a alternativa correta:

a) O movimento das marés depende do alinhamento entre o Sol e a Lua, visto que ambos influenciam gravitacionalmente a Terra.

b) Apenas o Sol tem massa suficiente para produzir efeitos gravitacionais nas marés.

c) As marés dependem apenas do movimento de rotação da Terra.

d) A lua cheia é a fase da Lua que menos interfere no movimento das marés.

Questão: 8

Uma estudante recebe, como tarefa de casa, um trabalho onde ela precisa elaborar um método experimental onde seja possível estimar um valor aproximado da gravidade da Terra, para qualquer consideração, desprezando a resistência do ar. Marque a única opção onde será possível encontrar um resultado plausível.

a) Prender um corpo, de massa qualquer, em uma corda de nylon e com isso construir um pêndulo. A partir das medidas do tempo de oscilações, determinar a gravidade pela relação das forças peso e normal agindo sobre o pêndulo durante o movimento.

b) Prender um corpo, de massa qualquer, em uma corda de nylon e com isso construir um pêndulo. A partir das medidas do tempo de oscilações, determinar a gravidade pela relação das forças peso e atrito da resistência do ar agindo sobre o pêndulo durante o movimento.

c) Prender um corpo, de massa qualquer, em uma corda de nylon e com isso construir um pêndulo. A partir das medidas do tempo de oscilações, determinar a gravidade pela relação das forças peso e centrípeta agindo sobre o pêndulo durante o movimento.

d) Prender um corpo, de massa qualquer, em uma corda de nylon e com isso construir um pêndulo. A partir das medidas do tempo de oscilações, determinar a gravidade pela relação das forças peso e o empuxo agindo sobre o pêndulo durante o movimento.

Questão: 9

Um lançamento de foguetes requer diversos cálculos para, além de garantir que a saída da atmosfera ocorra de maneira segura, a quantidade de combustível seja eficiente em seu custo e distância percorrida. Conforme um foguete, após sua decolagem, sobe em direção ao céu:

a) a gravidade sobre ele aumenta, pois a saída da atmosfera irá consumir uma quantidade de combustível muito grande.

b) a resistência do ar não causará qualquer efeito na sua trajetória.

c) precisa manter o maior peso possível para garantir a estabilidade na trajetória.

d) precisa queimar combustível até uma certa altitude, pois depois irá manter seu movimento pela inércia.

Questão: 10

"A força gravitacional entre dois corpos depende de suas massas e da distância entre eles, conforme descrito pela lei da gravitação universal de Newton. Essa força é essencial para entender desde a queda de um objeto até o movimento dos planetas."

Dois corpos celestes, de massas m e 2 m, estão separados por uma distância d. Se a distância entre eles for reduzida à metade, a nova força gravitacional, em comparação com a força original F, será:

a) F/4
b) F/2​
c) 2F
d) 4F

Questão: 11

Para ilustrar a diferença entre campos gravitacionais de diversos planetas, um professor decide usar dois objetos feitos da mesma matéria, com a mesma massa. Um deles é mergulhado em um recipiente com uma mistura líquida de densidade maior que a água, outro fica em suspensão no ar. Ao prender um dinamômetro em cada corpo, comentando como ocorreria em objetos em gravidades diferentes, o professor irá mostrar que:

a) o objeto imerso no líquido e o objeto suspenso no ar terão ainda o mesmo peso no dinamômetro.

b) o objeto imerso no líquido terá um peso aparente maior registrado no dinamômetro, pois o líquido produz um empuxo que se soma ao seu peso.

c) o objeto imerso no líquido terá um peso aparente menor registrado no dinamômetro, pois o líquido produz um empuxo que se contrapõe ao seu peso.

d) o objeto imerso no líquido terá um peso aparente maior registrado no dinamômetro, pois o líquido não produz qualquer ação sobre o corpo.

Questão: 12

Objetos conhecidos como buracos negros são fenômenos astrofísicos conhecidos como pontos de singularidades, por conterem uma densidade infinita e assim distorcerem as leis da física conhecidas atualmente. Tais pontos de singularidade:

a) possuem uma zona gravitacional intensa ao seu redor, devido a sua concentração de massa em um espaço minúsculo.

b) não conseguem produzir gravidade, por não possuírem matéria física em sua composição.

c) são corpo dotadas de uma fraca gravidade, pois são compostos por pequena quantidade de matéria.

d) produzem uma zona de repulsão gravitacional, devido a sua natureza desconhecida.

Respostas

Questão: 1

O raio da órbita é $r = 1\times 10^7 \ km = 1 \times 10^{10}m$.

A força resultante é a própria força gravitacional.

$F_R = F \quad \Rightarrow \quad m \cdot a = \frac{G \cdot M \cdot m}{r^2} \Rightarrow a = \frac{6,7 \times 10^{-11} \cdot 2 \times 10^{30}}{(10^{10})^2} \Rightarrow 13,4 \times 10^{-1} \quad \Rightarrow \quad a = 1,34 \, \text{m/s}^2$

Alternativa correta: letra [B].

Questão: 2

De acordo com o texto, considerando-se que a força peso de um objeto pode ser igualada à força gravitacional, tem-se:

$F_G = P \quad \Rightarrow \quad \frac{G \cdot M \cdot m}{r^2} = m \cdot g \\ \therefore g = \frac{G \cdot M}{r^2}$

Nota-se que a aceleração da gravidade é inversamente proporcional ao quadrado da distância do objeto ao centro da Terra. Assim, nos polos do planeta, a aceleração da gravidade será maior (menor distância); no Equador, será menor (maior distância) e o valor médio é intermediário entre os dois. Alternativa correta: letra [D].

Questão: 3

 Letra C.

Da expressão do campo gravitacional:

$\left\{ \, \begin{array}{l} g = \frac{G \cdot M}{R^2} \\ g' = \frac{G \cdot M}{(2R)^2} \end{array} \right. \Rightarrow \frac{g}{g'} = \frac{G \cdot M}{R^2} \times \frac{4R^2}{G \cdot M} \Rightarrow g' = \frac{g}{4}$

Questão: 4

Letra C.

A aceleração da gravidade na superfície do planeta é dada por:

$P = F_{\text{grav}}\\ mg = \frac{GMm}{R^2}\\ g = \frac{GM}{R^2}$

A altura h que faz com que a aceleração da gravidade passe a ser de g/9 é:

$\frac{g}{9} = \frac{GM}{(R+h)^2}\\ \frac{GM}{9R^2} = \frac{GM}{(R+h)^2}\\ R + h = \sqrt{9R^2}\\ \therefore h = 2R$

Questão: 5

Letra A.

A força gravitacional, descrita pela lei da gravitação universal, é uma força atrativa entre os centros de massa dos objetos que interagem entre si.

Questão: 6

Letra D.

A distância, em relação à força gravitacional, é inversamente proporcional ao quadrado.

Questão: 7

Letra A. Na lua cheia e na lua nova, o Sol, a Lua e a Terra estão alinhados. Por isso, ocorre um somatório das forças de atração, o que gera maiores amplitudes de maré.

Questão: 8

Letra C. Durante o movimento oscilatório do pêndulo, a força peso (ação gravitacional) corresponde a uma das componentes de tração da corda sobre o pêndulo.

Questão: 9

Letra D. A ação gravitacional do planeta Terra possui uma distância limite de ação, que é o campo gravitacional. Após deixar o campo, basta que o foguete siga a inércia de seu movimento.

Questão: 10

Letra D.

Sabemos que $F = -\frac{G \cdot 2m \cdot m}{d^2}$ .

Substituindo os valores para a nova situação:

$F' = -\frac{G \cdot 2m \cdot m}{(d/2)^2}$

Então:

$F' = -\frac{G \cdot 2m \cdot m}{\left( \frac{d^2}{4} \right)}$

Ficando:

$F' = 4 \times \left( -\frac{G \cdot 2m \cdot m}{d^2} \right) = 4 \cdot F$

Questão: 11

Letra C. O empuxo do líquido, ao ter o objeto imerso, irá produzir uma ação contrária ao peso, reduzindo a resultante das forças sobre o corpo. Assim, seu peso, enquanto imerso, será menor em relação ao objeto no ar.

Questão: 12

Letra A.

Buracos negros possuem em seu núcleo, nas zonas de singularidades, uma densidade infinita. O que provoca, ao redor, um campo gravitacional capaz de atrair até mesmo a trajetória da luz.