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Etico - Fisica 3

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FÍSICA
CIÊNCIAS DA NATUREZA 
E SUAS TECNOLOGIAS
Antonio Sérgio Martins de Castro
Compreender e analisar situações envolvendo o movimento de orbes celestes e de projéteis, além de investigar o fenômeno 
da fl utuação em suas diversas particularidades.
MECÂNICA CELESTE / FLUIDOS
Capítulo 1 Gravitação universal 2
Capítulo 2 Composição de movimentos / projéteis 26
Capítulo 3 Hidrostática I: densidade e pressão 46
Capítulo 4 Hidrostática II: empuxo / hidrodinâmica 67
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 ► Reconhecer os modelos 
planetários e identifi car 
os pontos discordantes 
do modelo reconhecido 
atualmente.
 ► Compreender as leis de 
Kepler e sua importância 
para o entendimento dos 
movimentos dos orbes 
celestes.
 ► Analisar, pela segunda lei de 
Kepler, o comportamento 
da velocidade dos planetas 
durante suas órbitas.
 ► Compreender e analisar 
as interações de forças 
existentes entre os corpos, 
segundo a lei da gravitação 
universal.
 ► Analisar e avaliar as 
situações envolvendo corpos 
em órbita nas proximidades 
da Terra.
Principais conceitos 
que você vai aprender:
 ► Modelos planetários
 ► Leis de Kepler (1ª, 2ª e 3ª)
 ► Força gravitacional
 ► Órbita elíptica
 ► Velocidade orbital
 ► Velocidade de escape
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OBJETIVOS
DO CAPÍTULO
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GRAVITAÇÃO UNIVERSAL
A conquista do espaço sempre fascinou o ser humano. Mas há quem ainda duvide de 
uma das conquistas mais surpreendentes, o alcance a lua. Não basta simplesmente “ven-
cer” a gravidade e “rasgar” a atmosfera para dizer que o homem conquistou o espaço.
A busca para ir além dos limites é interminável. 
Desde a idealização de organizar os sistemas planetários, Ptolomeu, Copérnico, 
Galileu e Kepler protagonizaram essa extensa caminhada. Pensavam que seria impossível 
levar algum veículo ao espaço, o que só seria viável anos à frente com o conhecimento das 
leis de Newton, em especial a da gravitação universal.
Já foram lançadas sondas que cruzaram o Sistema Solar, enviando informações valio-
sas sobre o nosso lar no espaço, e também já foram coletadas amostras do solo de Marte, 
porém essas conquistas ainda não são o sufi ciente. Colocar no espaço naves tripuladas, 
que possam levar humanos aos lugares mais distantes da Terra, faz parte do sonho de 
alguns visionários.
• Dominamos a tecnologia para lançar foguetes gigantes ao espaço. Vencer a força gravita-
cional já não é tão difícil, apesar de ter um custo extremamente alto. Mas o que falta para 
defi nitivamente nos tornamos exploradores do Universo? Quando, segundo especialistas, 
teremos veículos capazes de transportar tripulações dedicadas a essa exploração?
Neste capítulo veremos como foram os primeiros momentos em que a observação do 
céu permitiu nos localizarmos e tornarmos parte da imensidão do Universo.
Professor, nesse momento, 
aproveite para trabalhar com a 
habilidade 3 da matriz curricular do 
Enem, que consiste em: “Confron-
tar interpretações científi cas com 
interpretações baseadas no senso 
comum, ao longo do tempo ou em 
diferentes culturas”.
Aborde as diferenças entre os 
primeiros modelos planetários, as 
difi culdades em divulgar tais infor-
mações, as represálias sofridas por 
quem levava adiante suas ideias e 
os confl itos com o poder da época, 
a Igreja. Há vários obstáculos que 
impedem os exploradores do Universo de ir mais a fundo, um deles é o combustível, pois a demanda de armazenamento é maior conforme a 
distância da viagem. Esses veículos serão capazes de transportar tripulações maiores quando novas fontes de energia forem aptas para alimen-
tar os veículos espaciais e à medida que forem produzidos propulsores mais potentes.
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Professor, neste caderno você encontra mais de 240 atividades.
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Modelos planet‡rios
Muitos astros errantes – aqueles que, com o decorrer dos dias, mudam de posição em 
relação às estrelas –, assim como o Sol e a Lua, já eram conhecidos na Antiguidade e era 
possível prever, por exemplo, os eclipses.
Atualmente, o estudo da Astronomia é importante porque, pelo entendimento das leis 
físicas que regem o Universo, podemos compreender alguns fenômenos que fazem parte de 
nosso cotidiano, como as marés, o efeito estufa, as mudanças de fase da Lua, entre outros.
Na Antiguidade, muito se discutia a respeito dos modelos astronômicos. Apesar de al-
guns fi lósofos, como Aristarco de Samos (310-230 a.C.), defenderem o modelo heliocêntri-
co, o que permaneceu por muito tempo foi o modelo geocêntrico.
Vários fi lósofos propagaram esse modelo, como Apolônio de Perga (261-196 a.C.), mas 
o que mais infl uenciou o pensamento da época foi Cláudio Ptolomeu (90-168 d.C.), cujas 
ideias permaneceram por 15 séculos.
Até o começo da Idade Média prevaleceu o modelo geocêntrico e, nesse período, im-
portantes astrônomos o defendiam. Coube ao polonês Nicolau Copérnico (1473-1543) re-
tomar a ideia do modelo heliocêntrico de Aristarco. Com suas observações e as de ou-
tros cientistas, publicou a obra Das revoluções dos corpos celestes, no ano de sua morte.
As observações compiladas por ele entravam em contradição com o modelo geocêntrico.
O movimento dos astros não é necessariamente circular, como se acreditava no passa-
do. Além disso, as estrelas não estão fi xas em uma faixa, como foi proposto por Copérnico.
A Astronomia começou a se desenvolver com as contribuições deixadas por cientistas 
como Galileu Galilei (1564-1642) e Johannes Kepler (1571-1630). Galileu observou pela pri-
meira vez os anéis de Saturno, as fases de Vênus e as luas de Júpiter com os telescópios 
que haviam surgido nessa época. Com base nessas observações, comprovou a teoria he-
liocêntrica e deixou também outras contribuições. 1
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Observação
1 Em 1632, Galileu publicou 
em Florença, na Itália, todas as 
provas que demonstravam o 
sistema proposto por Copérnico. 
Um ano depois, diante 
do Tribunal de Inquisição, 
foi obrigado a renunciar 
solenemente a sua teoria 
heliocêntrica, sob alegação 
de que ela contrariava as 
sagradas escrituras. Diz uma 
lenda que, ainda ajoelhado, ele 
murmurou em italiano Eppur, si 
muove!, expressão que pode ser 
traduzida como “E, no entanto, 
ela se move!”.
No modelo 
heliocêntrico, o Sol 
(no grego hélios) é o 
centro do Universo, 
e os astros estão 
distribuídos em 
órbitas ao seu redor.
No modelo 
geocêntrico de 
Ptolomeu, a Terra 
(no grego géo) é o 
centro do Universo, 
e os astros estão 
distribuídos em 
órbitas ao seu redor.
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4 CAPÍTULO 1
As leis de Kepler
A partir da proposição do sistema heliocêntrico, de Copérnico, em que os planetas 
conhecidos até então – nesta ordem: Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Júpiter e Saturno – 
giravam em torno do Sol em órbitas circulares, e de registros de observações precisas 
feitas pelo astrônomo dinamarquês Tycho Brahe (1546-1601), coube ao alemão Johannes 
Kepler (1571-1630), astrônomo e matemático, após muito estudo e trabalho matemático, 
estabelecer a forma correta das órbitas dos planetas em torno do Sol, culminando nos 
enunciados das três leis que descrevem o movimento planetário. 1
Primeira lei de Kepler
Também conhecida como lei das órbitas, em que Kepler concluiu que a órbita dos pla-
netas ao redor do Sol não era circular, mas, sim, elíptica. 1
Os elementos fundamentais de uma elipse são: 
• AB é o eixo maior; 
• CD é o eixo menor; 
• F
1
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2
 são os focos; 
• F F
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 é a distância focal. 
A B
C
D
F
1
F
2
Representação esquemática da órbita de um planeta em torno do Sol:
Planeta
Órbita do planeta
Sol
Focos
BA
Na fi gura: 
• A é o

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