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Todos os corpos em órbita ao redor de outro corpo obedecem às leis de Kepler. Esse fato não só pode ser aplicado aos planetas do sistema solar mas ...

Todos os corpos em órbita ao redor de outro corpo obedecem às leis de Kepler. Esse fato não só pode ser aplicado aos planetas do sistema solar mas a outros sistemas planetários, o que inclui estrelas orbitando outras estrelas e satélites orbitando planetas, por exemplo.

Suponha que desejamos calcular a distância entre o Sol e Marte. Sabemos que o período orbital é de 1,8809 anos. Desse modo, é preciso ter uma referência conhecida, que pode ser a Terra (já que também orbita o Sol), com um período orbital de 1 ano e a uma distância de 1 U.A. (unidade astronômica, distância média entre o Sol e a Terra). Com base na terceira lei de Kepler e sem considerar as massas dos corpos envolvidos, assinale a alternativa que exibe corretamente a distância da órbita de Marte em U.A.

a.

b.

c.

d.

e.

Qual a alternativa correta?

💡 1 Resposta

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Bruno Guarento

A terceira lei de Kepler relaciona o período orbital de um planeta com o raio médio de sua órbita (a distância média entre o planeta e o Sol). A lei afirma que o quadrado do período orbital (T) de um planeta é diretamente proporcional ao cubo do raio médio da órbita (R):


\[T^2 = k \cdot R^3\]


Onde \(k\) é uma constante de proporcionalidade que depende da massa do corpo central (o Sol, no caso do sistema solar), da constante gravitacional e de outras constantes físicas.


Agora, vamos usar a informação fornecida para calcular a distância da órbita de Marte em unidades astronômicas (U.A.). Sabemos que a Terra tem um período orbital de 1 ano e está a uma distância de 1 U.A. do Sol. Vamos denotar a distância da órbita de Marte como \(R_M\) e o período orbital de Marte como \(T_M\).


Para a Terra:

\[T_T = 1 \text{ ano} = 1 \text{ período} \text{ orbital}\]

\[R_T = 1 \text{ U.A.} = 1 \text{ raio médio da órbita}\]


Para Marte:

\[T_M = 1,8809 \text{ anos} = 1,8809 \text{ períodos orbitais}\]

\[R_M = ? \text{ U.A.} = ? \text{ raio médio da órbita}\]


Agora, podemos usar a terceira lei de Kepler para encontrar \(R_M\). Vamos igualar as razões dos quadrados dos períodos (porque 1,8809 é o período de Marte em relação a 1, o período da Terra) e os cubos dos raios médios:


\[\frac{T_M^2}{T_T^2} = \frac{R_M^3}{R_T^3}\]


\[\frac{(1,8809)^2}{1^2} = \frac{R_M^3}{1^3}\]


\[R_M^3 = (1,8809)^2\]


\[R_M = \sqrt[3]{(1,8809)^2} \approx 1,5236\]


Portanto, a distância da órbita de Marte é de aproximadamente 1,5236 U.A.


Resposta: A alternativa que exibe corretamente a distância da órbita de Marte em U.A. é: C


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