UNICAMP 2018 — questão 12 de Física

Gabarito BGravitação — aceleração da gravidade na superfície de outro planeta1ª fase · Conhecimentos Gerais · Prova Z
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 12 de Física do UNICAMP 2018

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 RP=2RTR_P = 2R_T e massa MP=8MTM_P = 8M_T, em que RTR_T e MTM_T são o raio e a massa da Terra, respectivamente. Para planetas esféricos de massa MM e raio RR, a aceleração da gravidade na superfície do planeta é dada por g=GMR2g = \dfrac{GM}{R^2}, em que GG 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) 5 m/s25\ \text{m/s}^2.

b) 20 m/s220\ \text{m/s}^2.

c) 40 m/s240\ \text{m/s}^2.

d) 80 m/s280\ \text{m/s}^2.

(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 (gT=10 m/s2g_T = 10\ \text{m/s}^2, o valor dado na prova).

Passo 1 — dividir as duas fórmulas. O G é o mesmo nos dois planetas e se cancela:

gPgT=MPMT⋅(RTRP)2\frac{g_P}{g_T} = \frac{M_P}{M_T}\cdot\left(\frac{R_T}{R_P}\right)^2

Passo 2 — os números. A massa é 8 vezes maior e o raio é 2 vezes maior:

gPgT=8×(12)2=84=2\frac{g_P}{g_T} = 8 \times \left(\frac{1}{2}\right)^2 = \frac{8}{4} = 2

gP=2×10=20 m/s2g_P = 2 \times 10 = 20\ \text{m/s}^2

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 (20 m/s220\ \text{m/s}^2).

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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