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Questão 56

FUVEST 2022
Física

(FUVEST- 2022 - 1ª fase) O canhão de Newton, esquematizado na figura, é um experimento mental imaginado por Isaac Newton para mostrar que sua lei da gravitação era universal. Disparando o canhão horizontalmente do alto de uma montanha, a bala cairia na Terra em virtude da força da gravidade. Com uma maior velocidade inicial, a bala iria mais longe antes de retornar à Terra. Com a velocidade certa, o projétil daria uma volta completa em torno da Terra, sempre “caindo” sob ação da gravidade, mas nunca alcançando a Terra. Newton concluiu que esse movimento orbital seria da mesma natureza do movimento da Lua em torno da Terra.

Qual deveria ser a velocidade inicial de um projétil lançado horizontalmente do alto do Everest (a uma distância aproximada de 6.400 km do centro da Terra) para colocá-lo em órbita em torno da Terra?

A

8 km/s

B

11,2 km/s

C

80 km/s

D

112 km/s

E

8.000 km/s

Gabarito:

8 km/s



Resolução:

Para que a massa entre em órbita é necessário que a força resultante atue como força centrípeta, a fim de colocar o móvel em MCU.

Dessa maneira:

F_{R} = F_{cp}

P = F_{cp}

mg = frac{mv^{2}}{R}

v = sqrt{gR}

v = sqrt{10 cdot 6400 cdot 10 ^{3}}

v = sqrt{64 cdot 10^{6}} Rightarrow v = 8 cdot 10^{3} cdot m/s

8 cdot 10^{3} cdot m/s = 8  km/s

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