Santa Marcelina 2024 — questão 53 de Física
Enunciado em texto
A Estação Espacial Internacional (EEI) é um laboratório que gira em torno da Terra em movimento circular e uniforme, efetuando uma volta completa em aproximadamente 90 minutos, sujeita exclusivamente à força gravitacional. Desconsiderando ações de outros astros sobre a EEI, o gráfico que representa a intensidade da força de atração gravitacional (F) trocada entre a Terra e a EEI, em função do tempo, é o representado em:
(A) [Gráfico: F × t (min), de 0 a 90; F começa alta e decresce em curva, cada vez mais devagar, até um valor menor em t = 90.]
(B) [Gráfico: F × t (min), de 0 a 90; F começa baixa e cresce em curva, cada vez mais devagar, até um valor maior em t = 90.]
(C) [Gráfico: F × t (min), de 0 a 90; F decresce, passa por um mínimo no meio do intervalo e volta a crescer até perto do valor inicial.]
(D) [Gráfico: F × t (min), de 0 a 90; F constante (reta horizontal).]
(E) [Gráfico: F × t (min), de 0 a 90; F decresce em linha reta.]
(Enunciado e figura: Vestibular Santa Marcelina 2024 (1º semestre) — FASM/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade Santa Marcelina (FASM) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: como varia, ao longo de uma volta, a intensidade da força gravitacional entre a Terra e a estação.
Passo 1 — lei da gravitação. A força entre a Terra (massa M) e a estação (massa m), a uma distância d entre os centros, é:
Passo 2 — na órbita circular, d não muda. Em movimento circular, a estação fica sempre à mesma distância do centro da Terra (o raio da órbita). G, M e m também são constantes. Então a intensidade F é a mesma em todos os instantes: o gráfico é uma reta horizontal.
Conferindo: isso combina com o movimento ser uniforme. A força gravitacional faz o papel de resultante centrípeta, F = mv²/R; com v e R constantes, F fica constante. O que muda o tempo todo é a direção da força (sempre para o centro), não sua intensidade.
⚠️ A armadilha: confundir com uma órbita elíptica, em que a distância muda e a força cresce e diminui ao longo da volta, como no gráfico C. Aqui a órbita é circular.
A ideia em uma frase: na órbita circular a distância ao centro é fixa, então a intensidade da força gravitacional é constante.
Resposta: alternativa D (F constante).
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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