domingo, 17 de janeiro de 2021

UFRGS - 2020 - Questão 05

Instrução: As questões 05, 06 e 07 referem-se ao enunciado abaixo. 
Em 16 de julho de 1969, o foguete Saturno V, com aproximadamente 3.000 toneladas de massa, foi lançado carregando a cápsula tripulada Apollo 11, que pousaria na Lua quatro dias depois. 
Em sua trajetória rumo à Lua, a espaçonave Apollo 11 esteve sujeita às forças de atração gravitacional exercidas pela Terra e pela Lua, com preponderância de uma ou de outra, dependendo da sua distância à Terra ou à Lua. Considere ML = MT/81, em que ML e MT são, respectivamente, as massas da Lua e da Terra. Na figura abaixo, a distância do centro da Terra ao centro da Lua está representada pelo segmento de reta, dividido em 10 partes iguais. 
Assinale a alternativa que preenche corretamente a lacuna do enunciado abaixo. 
Em sua viagem para a Lua, quando a Apollo 11 ultrapassa o ponto ........ , o módulo da força gravitacional da Lua sobre a espaçonave passa a ser maior do que o módulo da força gravitacional que a Terra exerce sobre essa espaçonave. 
(A) I. 
(B) II. 
(C) III. 
(D) IV. 
(E) V. 

Resolução:

Para esta questões vamos levar em conta a lei de Newton para a gravitação:
Onde o sinal negativo indica que a força gravitacional é sempre atrativa. Os valores de M e m são as massas dos corpos envolvidos r é a distância entre estes corpos e G é a constante de gravitação universal.
Para determinar o ponto em que a força gravitacional da lua sobre a Apolo 11 começa ser maior que a força gravitacional exercida pela Terra sobre a Apolo 11 precisamos saber primeiro onde elas se igualam.
Assim,
Simplificando termos em comum de cada lado da equação, temos

Tirando a raiz de cada lado da equação chegamos a
Assim a força da Lua sobre a Apolo 11 se iguala da Terra sobre a nave quando a Apolo 11 fica nove vezes mais próximo da Lua que da Terra.
Observando a figura verificamos que isso ocorre no ponto V em que a Apolo 11 fica a nove unidades da Terra e 1 unidade da Lua.

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Resposta: item (E)
 


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