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O canhão de Newton, esquematizado na figura, é um experimento mental imaginado por Isaac Newton para mostrar que sua lei da gravitação era universa...

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 da Terra de aproximadamente 6.400 km) para que ele entre em órbita circular em torno da Terra?


a) 7.900 m/s
b) 8.900 m/s
c) 9.800 m/s
d) 10.800 m/s
e) 11.800 m/s

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fuvest2022_1fase_vs3
116 pág.

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Para que um projétil lançado horizontalmente do alto do Everest entre em órbita circular em torno da Terra, sua velocidade inicial deve ser igual à velocidade orbital necessária para manter-se em órbita. Essa velocidade é determinada pela fórmula: v = √(G * M / R) Onde: v é a velocidade orbital, G é a constante gravitacional (aproximadamente 6,67 x 10^-11 N.m^2/kg^2), M é a massa da Terra (aproximadamente 5,97 x 10^24 kg), R é a distância entre o centro da Terra e o objeto em órbita (nesse caso, a distância da Terra ao topo do Everest, que é aproximadamente 6.400 km ou 6.400.000 metros). Substituindo os valores na fórmula, temos: v = √((6,67 x 10^-11) * (5,97 x 10^24) / 6.400.000) Calculando essa expressão, encontramos: v ≈ 7.900 m/s Portanto, a alternativa correta é a letra A) 7.900 m/s.

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