ENEM 2009 — questão 25 de Física
Enunciado em texto
O ônibus espacial Atlantis foi lançado ao espaço com cinco astronautas a bordo e uma câmera nova, que iria substituir uma outra danificada por um curto-circuito no telescópio Hubble. Depois de entrarem em órbita a 560 km de altura, os astronautas se aproximaram do Hubble. Dois astronautas saíram da Atlantis e se dirigiram ao telescópio. Ao abrir a porta de acesso, um deles exclamou: “Esse telescópio tem a massa grande, mas o peso é pequeno.”
[Foto: um astronauta de traje espacial trabalhando junto ao telescópio Hubble, preso a um braço mecânico, com o espaço escuro ao fundo.]
Considerando o texto e as leis de Kepler, pode-se afirmar que a frase dita pelo astronauta
a) se justifica porque o tamanho do telescópio determina a sua massa, enquanto seu pequeno peso decorre da falta de ação da aceleração da gravidade.
b) se justifica ao verificar que a inércia do telescópio é grande comparada à dele próprio, e que o peso do telescópio é pequeno porque a atração gravitacional criada por sua massa era pequena.
c) não se justifica, porque a avaliação da massa e do peso de objetos em órbita tem por base as leis de Kepler, que não se aplicam a satélites artificiais.
d) não se justifica, porque a força-peso é a força exercida pela gravidade terrestre, neste caso, sobre o telescópio e é a responsável por manter o próprio telescópio em órbita.
e) não se justifica, pois a ação da força-peso implica a ação de uma força de reação contrária, que não existe naquele ambiente. A massa do telescópio poderia ser avaliada simplesmente pelo seu volume.
(Enunciado e figura: ENEM 2009, aplicação regular, Caderno 2 – Amarelo — INEP.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao ENEM.
Resolução comentada
O que a questão pede: julgar a frase “massa grande, mas peso pequeno” para um telescópio em órbita a 560 km de altura.
Passo 1 — a gravidade lá em cima. O raio da Terra é cerca de 6 400 km; a 560 km de altura, a distância ao centro é cerca de 6 960 km. Pela lei da gravitação, cai com o quadrado da distância:
Ou seja, lá a gravidade ainda é cerca de 85% da que existe na superfície. O peso do telescópio não é pequeno.
Passo 2 — por que então ele parece não pesar. O peso é a força que a Terra faz sobre o telescópio, e é justamente essa força que faz o papel de resultante centrípeta e o mantém em órbita. Telescópio, ônibus espacial e astronautas estão todos “caindo” juntos em volta da Terra, com a mesma aceleração; por isso nada empurra nada, e tudo parece flutuar. É a imponderabilidade (“gravidade zero” aparente), não a falta de peso.
Por que não as outras: (A) a gravidade age, sim, em órbita; (B) o peso do telescópio é a atração da Terra sobre ele, não a atração criada pela massa do próprio telescópio; (C) as leis de Kepler valem para qualquer corpo orbitando outro, inclusive satélites artificiais; (E) a reação ao peso existe: é a força que o telescópio faz sobre a Terra; e massa não se mede pelo volume.
⚠️ A armadilha: a (A), a ideia de que “no espaço não há gravidade”. Se não houvesse, o telescópio sairia em linha reta e não ficaria em órbita.
A ideia em uma frase: em órbita o peso continua lá e é ele que segura o satélite na órbita — os objetos só parecem não pesar porque caem todos juntos.
Resposta: alternativa D (o peso continua grande em órbita).
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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