EEAR 2022 (CFS 2) — questão 85 de Física

Gabarito AGravitação — terceira lei de KeplerExame de Admissão ao CFS 2/2022 · Física
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 85 de Física do EEAR 2022 (CFS 2)

Enunciado em texto

As três leis de Kepler podem ser aplicadas para quaisquer sistemas em que corpos gravitam em torno de um corpo central, como é o caso de planetas em torno de uma estrela. Adotando a lei dos períodos de Kepler, pode-se afirmar corretamente que a relação entre o período de translação da Terra em torno do Sol (TTT_T) e o período de translação de Mercúrio em torno do Sol (TMT_M) é dado por:

Observação: o valor do raio médio da órbita de Mercúrio em torno do Sol é 40% do valor do raio médio da órbita da Terra em torno do Sol.

a) TT=(52)3/2TMT_T = \left(\dfrac{5}{2}\right)^{3/2} T_M

b) TT=(25)3/2TMT_T = \left(\dfrac{2}{5}\right)^{3/2} T_M

c) TT=5 TMT_T = 5\,T_M

d) TT=(2525)TMT_T = \left(\dfrac{2\sqrt{5}}{25}\right) T_M

(Enunciado: Exame de Admissão ao CFS 2/2022 — EEAR.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Escola de Especialistas de Aeronáutica (EEAR), do Comando da Aeronáutica.

Resolução comentada

O que a questão pede: quantas vezes o ano da Terra é maior que o de Mercúrio.

Passo 1 — a lei dos períodos: para planetas do mesmo Sol, T2/r3T^2/r^3 é o mesmo. Então

TT2TM2=rT3rM3\frac{T_T^2}{T_M^2} = \frac{r_T^3}{r_M^3}

TTTM=(rTrM)3/2\frac{T_T}{T_M} = \left(\frac{r_T}{r_M}\right)^{3/2}

Passo 2 — a razão dos raios: rM=0,4 rT=25rTr_M = 0{,}4\,r_T = \frac{2}{5}r_T, logo rT/rM=5/2r_T/r_M = 5/2:

TT=(52)3/2TMT_T = \left(\frac{5}{2}\right)^{3/2} T_M

Conferindo: (5/2)3/2=2,5×2,5≈3,95(5/2)^{3/2} = 2{,}5 \times \sqrt{2{,}5} \approx 3{,}95. De fato, Mercúrio dá a volta no Sol em cerca de 88 dias, e 365/88 ≈ 4,1.

⚠️ A armadilha: inverter a razão (alternativa B). Ela daria TTT_T menor que TMT_M, mas o planeta mais afastado é o que tem o maior período. A (D) também dá um número menor que 1.

A ideia em uma frase: pela terceira lei de Kepler, T² ∝ r³: o período cresce com o raio elevado a 3/2.

Resposta: alternativa A (TT=(5/2)3/2 TMT_T = (5/2)^{3/2}\,T_M).

Vídeo em breve

A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.

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