Física: Um professor explica em sala de aula que, durante a quarentena que ocorreu na Inglaterra entre os anos de 1665 e 1666, por conta da epidemia de peste bubônica, Isaac Newton desenvolveu sua famosa teoria da Lei da Gravitação Universal, que diz que "dois corpos se atraem com uma força proporcional à multiplicação de suas massas e inversamente proporcional à distância entre elas ao quadrado". Para exemplificar, o professor propõe uma atividade na qual se analisará a seguinte situação: dois corpos, de mesma massa m, são colocados a uma distância D um do outro. Sabe-se que a força de atração entre eles é F. Em seguida, um dos corpos é substituído por outro com o dobro da massa m e colocado à metade da distância inicial do primeiro corpo. Ao realizar a troca do corpo e da distância, o valor da força entre eles é

Questão

Um professor explica em sala de aula que, durante a quarentena que ocorreu na Inglaterra entre os anos de 1665 e 1666, por conta da epidemia de peste bubônica, Isaac Newton desenvolveu sua famosa teoria da Lei da Gravitação Universal, que diz que "dois corpos se atraem com uma força proporcional à multiplicação de suas massas e inversamente proporcional à distância entre elas ao quadrado".

Para exemplificar, o professor propõe uma atividade na qual se analisará a seguinte situação: dois corpos, de mesma massa m, são colocados a uma distância D um do outro. Sabe-se que a força de atração entre eles é F. Em seguida, um dos corpos é substituído por outro com o dobro da massa m e colocado à metade da distância inicial do primeiro corpo.

Ao realizar a troca do corpo e da distância, o valor da força entre eles é

Alternativas

A) um oitavo da força F.

B) metade da força F.

C) duas vezes a força F.

D) quatro vezes a força F.

E) oito vezes a força F.

97%
Explicação

Pela Lei da Gravitação Universal, a intensidade da força entre dois corpos é F=Gm1m2r2.F = G\frac{m_1m_2}{r^2}.

Situação inicial:

  • Massas: m1=mm_1=m e m2=mm_2=m
  • Distância: r=Dr=D Logo, F=GmmD2=Gm2D2.F = G\frac{m\cdot m}{D^2}=G\frac{m^2}{D^2}.

Situação final:

  • Um corpo permanece com massa mm e o outro passa a ter massa 2m2m.
  • A distância passa a ser metade: r=D2r=\frac{D}{2}. Então,
= G\frac{2m^2}{\frac{D^2}{4}} = G\cdot 2m^2\cdot \frac{4}{D^2} = 8\,G\frac{m^2}{D^2} = 8F.$$ Portanto, a nova força é 8 vezes a força inicial. Alternativa correta: (E).

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