PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 154 do ENEM 2013
A Lei da Gravitação Universal, de Isaac Newton, estabelece a intensidade da força de atração entre duas massas. Ela é representada pela expressão:
onde m_1 e m_2 correspondem às massas dos corpos, d à distância entre eles, G à constante universal da gravitação e F à força que um corpo exerce sobre o outro.
O esquema representa as trajetórias circulares de cinco satélites, de mesma massa, orbitando a Terra.

Qual gráfico expressa as intensidades das forças que a Terra exerce sobre cada satélite em função do tempo?
- A

- B

- C

- D

- E

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Resolução comentada
Na expressão F = G\frac{m_1 m_2}{d^2}, a força depende de G, das massas e da distância d entre os corpos. Nenhuma dessas grandezas depende do tempo, então cada satélite sofre uma força de intensidade constante. O gráfico de F em função de t é, portanto, uma reta horizontal para cada satélite. Isso elimina as alternativas C, D e E, que mostram curvas ou retas crescentes.
Falta saber a ordem das retas. Os satélites têm a mesma massa, e a Terra é a mesma para todos. Assim, G, m_1 e m_2 são iguais, e F é inversamente proporcional a d^2:
Quanto menor a distância à Terra, maior a força. No esquema, E é o satélite da órbita mais interna e A, o da mais externa. A ordem dos raios é:
A ordem das forças é a inversa:
O gráfico deve ter retas horizontais com E no topo e A na base, de cima para baixo: E, D, C, B, A. É o que mostra a alternativa B.
Alternativa B.
Pegadinha: A alternativa E acerta a ordem das forças, mas engana quem esquece que a força é constante no tempo; a A erra a ordem por esquecer que a força cai com d^2.
Por que as outras alternativas estão erradas
- ATem retas horizontais, mas com a ordem invertida: coloca A, a órbita mais distante, com a maior força, contrariando a proporção inversa a d^2.
- CMostra curvas crescentes, mas a força não depende do tempo, pois d é constante em órbita circular.
- DMostra retas crescentes, como se a força aumentasse com o tempo, e ainda com a ordem trocada.
- EMostra retas crescentes com o tempo, o que é incorreto, embora a ordem E, D, C, B, A esteja certa.
Assuntos: Grandezas proporcionais e divisão proporcional, Leitura e interpretação de gráficos.
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