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Gravitação Universal – Aula de revisão para Física Enem

Relembre tudo sobre a Gravitação Universal em mais esta aula de revisão para a prova de Física Enem. Estude conosco para o Exame Nacional do Ensino Médio!

Gravitação Universal

A necessidade de compreender o Universo não é privilégio do ser humano contemporâneo. Há indícios de que em 4000 a.C. os habitantes da Mesopotâmia desenvolviam calendário rudimentares, baseados nos movimentos dos astros, com o objetivo de atender às suas necessidades agrícolas.

Desde às antigas sociedades até os dias de hoje, muitas teorias foram propostas para tentar explicar o funcionamento do Universo. Na Grécia antiga, Aristóteles (384-322 a.C.) propôs o modelo geocêntrico (geo, em grego, Terra; geocêntrico, centrado na Terra). Por volta de 260 a.C., Aristarco de Samos apresentou uma teoria onde o Sol ocupa a posição central do sistema, antecipando o modelo heliocêntrico (hélios, em grego, Sol; heliocêntrico, centrado no Sol) proposto por Copérnico, quinze séculos depois!

Os modelos de Universo

Geocentrismo

O astrônomo Cláudio Ptolomeu (c. 85-165), em seu livro Almagesto, aperfeiçoou o modelo geocêntrico proposto por Aristóteles quatrocentos anos antes. Neste modelo, a Terra é colocada no centro do sistema, em repouso, com o Sol e a Lua girando ao seu redor em órbitas circulares. Os outros planetas giram em torno de um ponto, e este ponto gira ao redor da Terra. Após os planetas, temos as estrelas fixas numa esfera de cristal que também gira ao redor da Terra.

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Este modelo planetário, utilizado para guiar os grandes navegadores e satisfazendo os interesses religiosos, fez com que fosse mantido por 1500 anos.

Heliocentrismo

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Nicolau Copérnico (1473 – 1543)

O astrônomo e matemático Nicolau Copérnico (1473 – 1543) foi o precursor para uma mudança na visão da sociedade para o Universo. Através de observações celestes, ele pode constatar erros do modelo que se acreditava até então como certo, o modelo geocêntrico. Em seu livro, Sobre as revoluções dos corpos celestes, ele expôs a teoria heliocêntrica, na qual o Sol repousa na posição central do sistema e os planetas giram ao seu redor em órbitas circulares.

Mais tarde, essa teoria recebeu outras contribuições e foi aperfeiçoada pelos estudos de Galileu, Tycho Brahe e Johanes Kepler.

Gravitação Universal - Aula de revisão para Física Enem

Leis de Kepler

Nascido na Dinamarca, o astrônomo Tycho Brahe (1546 – 1601) foi um dos grandes estudiosos dos astros, coletando uma grande quantidade de dados ao longo de sua vida. Johanes Kepler (1571 – 1630), um astrônomo alemão, trabalhou junto de Tycho, sendo seu assistente, até o ano de 1601 quando este morre, e Kepler torna-se seu herdeiro. Sobre posse das medidas que Tycho fez durante a vida, Kepler aperfeiçoou o modelo de Copérnico e elaborou três leis que explicam o movimento dos planetas no Sistema Solar.

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Johanes Kepler (1571 – 1630)

Primeira lei: a lei das órbitas

Todos os planetas do sistema solar giram em torno do Sol em órbitas elípticas, sendo que o Sol ocupa um dos focos da elipse. Veja a figura:

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Os nove planetas do sistema solar giram em órbitas elípticas, e cada planeta passa pelos pontos denominados periélio (A) e afélio (B). O periélio é o ponto onde o planeta encontra-se mais próximo do Sol, e possui uma maior velocidade, e o afélio é o ponto onde o planeta encontra-se mais afastado do Sol, e possui a menor velocidade.

Segunda lei: a lei das ares

O segmento de reta imaginário que liga o Sol a determinado planeta descreve áreas iguais em intervalos de tempos iguais.

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5822.png

Terceira lei: lei dos períodos

Essa lei relaciona o intervalo de tempo gasto pelo planeta para dar uma volta ao redor do Sol (período T) com a distância média do planeta ao Sol (raio R). Para todos os planetas do sistema solar, se fizermos o seu período ao quadrado e dividirmos pelo cubo do raio, isso será um valor constante, o mesmo valor para todos os planetas. Desta forma, podemos escrever:

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Saiba mais sobre Gravitação Universal nesta aula do canal Fabrisfisica, disponível no Youtube. Após assistir, revise o que você aprendeu respondendo aos nossos desafios!

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Desafios

Questão 01

(UESBA) A figura mostra a órbita elíptica de um planeta P, em torno do Sol. Se os arcos AB e CD são percorridos em tempos iguais, em relação ao movimento do planeta, pode-se afirmar:

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a) a velocidade aumenta no trecho BC.

b) a velocidade diminui no trecho DA.

c) possui maior velocidade média no trecho AB.

d) possui velocidade de módulo constante.

e) não há aceleração centrípeta.

Dica 1 – Revise sobre Conservação e dissipação da energia nesta aula preparatória para a prova de Física Enem. Estude conosco para o Exame Nacional do Ensino Médio! – https://blogdoenem.com.br/conservacao-dissipacao-da-energia-fisica-enem/

Questão 02

O geocentrismo e o heliocentrismo são teorias que procuram explicar como funciona o movimento dos astros do sistema solar. A respeito dessas teorias, analise as seguintes afirmações, e assinale a proposição correta:

I – Uma criança ao observar o trajeto do Sol percorrido no céu poderia dizer que o Sol gira ao redor da Terra. Isto está de acordo com o que diz o modelo geocêntrico proposto por Copérnico.

II – O afélio e periélio são pontos extremos da órbita de um planeta ao redor do Sol (considerando que seja um modelo heliocêntrico), sendo o periélio o ponto mais próximo e o afélio o ponto mais distante.

III – O modelo geocêntrico, apesar de ter sido formulado por Ptolomeu, na Grécia antiga, já era defendida por Aristóteles quatrocentos anos antes; assim como o modelo heliocêntrico, proposto por Copérnico no século XVI, mas já havia sido idealizado 1500 anos antes, também na Grécia antiga, por Aristarco de Samos.

São verdadeiras as sentenças:

a) I

b) I e II

c) I e III

d) II e III

e) III

Dica 2 – Relembre tudo sobre os princípios da Eletrostática nesta aula de revisão para a prova de Física Enem. Fique preparado para o Exame Nacional do Ensino Médio!  – https://blogdoenem.com.br/os-principios-da-eletrostatica-fisica-enem/

Questão 03

(Cesgranrio-RJ) O raio médio da órbita de Marte em torno do Sol é aproximadamente quatro vezes maior do que o raio médio da órbita de Mercúrio em torno do Sol. Assim, a razão entre os períodos de revolução, T1 e T2, de Marte e Mercúrio, respectivamente, vale aproximadamente:

a)

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b)

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c)

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d)

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e)

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Dica 3 – Falta pouco para o Exame Nacional do Ensino Médio! Revise sobre a Segunda Lei da Termodinâmica nesta aula preparatória para a prova de Física Enem – https://blogdoenem.com.br/segunda-lei-termodinamica-fisica-enem/

Questão 04

A figura representa um planeta descrevendo um sexto de toda sua área de órbita em torno de seu Sol, num sistema planetário de outra galáxia, em 30 dias terrestres. Admitindo que as leis de Kepler também são válidas nesse sistema, calcule o período de translação desse planeta e diga qual a lei de Kepler utilizada em seus cálculos.

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a) 5 dias; 1ª lei.

b) 60 dias; 2ª lei.

c) 120 dias; 1ª lei.

d) 180 dias; 2ª lei.

Questão 05

(UEPB) O astrônomo alemão Johanes Kepler(1571-1630), adepto do sistema heliocêntrico, desenvolveu um trabalho de grande vulto, aperfeiçoando as ideias de Copérnico. Em consequência, ele conseguiu estabelecer três leis sobre o movimento dos planetas, que permitiram um grande avanço no estudo da astronomia. Um estudante ao ter tomado conhecimento das leis de Kepler concluiu, segundo as proposições a seguir, que:

I. Para a primeira lei de Kepler (lei das órbitas), o verão ocorre quando a Terra está mais próxima do Sol, e o inverno, quando ela está mais afastada.

II. Para a segunda lei de Kepler (lei das áreas), a velocidade de um planeta X, em sua órbita, diminui à medida que ele se afasta do Sol.

III. Para a terceira lei de Kepler (lei dos períodos), o período de rotação de um planeta em torno de seu eixo, é tanto maior quanto maior for seu período de revolução.

Com base na análise feita, assinale a alternativa correta:

a) apenas as proposições II e III são verdadeiras.

b) apenas as proposições I e II são verdadeiras.

c) apenas a proposição II é verdadeira.

d) apenas a proposição I é verdadeira.

e) todas as proposições são verdadeiras.

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