UNICAMP 2018 — questão 12 de Física

Enunciado em texto
Recentemente, a agência espacial americana anunciou a descoberta de um planeta a trinta e nove anos-luz da Terra, orbitando uma estrela anã vermelha que faz parte da constelação de Cetus. O novo planeta possui dimensões e massa pouco maiores do que as da Terra e se tornou um dos principais candidatos a abrigar vida fora do sistema solar. Considere este novo planeta esférico com um raio igual a e massa , em que e são o raio e a massa da Terra, respectivamente. Para planetas esféricos de massa e raio , a aceleração da gravidade na superfície do planeta é dada por , em que é uma constante universal. Assim, considerando a Terra esférica e usando a aceleração da gravidade na sua superfície, o valor da aceleração da gravidade na superfície do novo planeta será de
a) .
b) .
c) .
d) .
(Enunciado: Vestibular Unicamp 2018, 1ª fase — Comvest/Unicamp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à UNICAMP.
Resolução comentada
O que a questão pede: a gravidade na superfície do novo planeta, comparando com a da Terra (, o valor dado na prova).
Passo 1 — dividir as duas fórmulas. O G é o mesmo nos dois planetas e se cancela:
Passo 2 — os números. A massa é 8 vezes maior e o raio é 2 vezes maior:
Conferindo pelo raciocínio: a massa 8 vezes maior multiplica a gravidade por 8; o raio 2 vezes maior põe a superfície mais longe do centro e divide a gravidade por 2² = 4. No saldo, 8 ÷ 4 = 2 vezes a da Terra.
⚠️ A armadilha: esquecer o quadrado do raio: 8 ÷ 2 = 4 vezes, isto é, 40 m/s², a alternativa C. Quem ignora o raio de todo chega a 80 m/s² (D), e quem inverte a razão chega a 10 ÷ 2 = 5 m/s² (A).
A ideia em uma frase: a gravidade na superfície vai com M/R²: oito vezes a massa e o dobro do raio dão 8/4 = 2 vezes a gravidade da Terra.
Resposta: alternativa B ().
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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