1º Ano - Ensino Médio - Noturno - Física - Força e Movimento.

GRAVITAÇÃO UNIVERSAL 

Após as leis de Kepler descreverem a Mecânica Celeste, Isaac Newton elaborou a teoria da Gravitação Universal em que o movimento dos planetas estava sob a ação da força centrípeta. Deste modo, Newton concluiu que entre os planetas e o Sol havia uma força de atração responsável pelo movimento de cada corpo e essa força era a força centrípeta que mantinha o planeta em sua órbita, devido à atração do Sol sobre este planeta. A expressão que representa essa relação é descrita pela Lei da Gravitação Universal: 

“Dois corpos quaisquer se atraem com uma força proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles”.

O valor da constante G é muito pequeno demonstrando que a atração gravitacional entre dois objetos comuns é praticamente desprezível. Assim, pode-se concluir que, quanto maior a distância entre dois corpos, menor será a força de atração gravitacional entre eles, e vice-versa e quanto maior a massa dos corpos envolvidos, maior será a força de atração gravitacional entre eles. 

MOVIMENTO E SATÉLITES 

Sob a ação da força gravitacional os satélites que orbitam a Terra são lançados por foguetes até determinada altura. A altura mínima para um satélite se manter em órbita é de aproximadamente 150 km, onde a resistência do ar influencia seu movimento de maneira desprezível. Além disso, o satélite precisa descrever um movimento circular em torno da Terra, em que a ação da força gravitacional representa a força centrípeta que proporciona o movimento. Sendo assim, o satélite precisa ter uma velocidade mínima para se manter girando. A velocidade de lançamento de um corpo para ser colocado em órbita é chamada velocidade de escape e a partir da superfície da Terra ela vale 7,9 km/s e pode ser calculada com a equação abaixo:

ATIVIDADES

1 – Considerando as leis e conceitos da gravitação, é correto afirmar: 

a) De acordo com as leis de Kepler, os planetas descrevem órbitas elípticas em torno do Sol, sendo que o Sol ocupa um dos focos da elipse. 

b) As forças gravitacionais da Terra sobre a Lua e da Lua sobre a Terra têm módulos diferentes. 

c) Dois satélites artificiais de massas diferentes, descrevendo órbitas circulares de mesmo raio em torno da Terra, têm velocidades escalares diferentes. 

d) Sabendo que a lei das áreas de Kepler estabelece que a reta que liga um planeta ao Sol varre áreas iguais em tempos iguais, conclui-se que quando o planeta está próximo do Sol ele move-se mais lentamente do que quando está mais afastado. 

e) A intensidade da força da gravidade na superfície de um planeta de massa M e raio R é dada por GM/R² .

2 – Marque a opção que descreve o valor da velocidade horizontal que um satélite de comunicação deve ser lançado para entrar em órbita, a partir da superfície da Terra. 

a) 11,9 km/s. 

b) 7,9 km/s. 

c) 24,0 km/s. 

d) 28,0 km/s. 

e) 50,9 km/s. 

3 – 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: 

a) diminui da metade; 

b) é multiplicada por 2; 

c) é dividida por 4; 

d) é multiplicada por 4; 

e) permanece constante.