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Quatro corpos pontuais, cada qual de massa m, atraem-se mutuamente devido à interação gravitacional. Tais corpos encontram-se nos vértices de um q...

Quatro corpos pontuais, cada qual de massa m, atraem-se mutuamente devido à interação gravitacional. Tais corpos encontram-se nos vértices de um quadrado de lado L girando em torno do seu centro com velocidade angular constante. Sendo G a constante de gravitação universal, o período dessa rotação é dado por
a) 3L 4 2 2 . Gm 2 π  −     
b) 34 2 L . 3 3Gm π
c) 3L 4 2 . Gm 7  +     
d) 3L 4 2 2 . Gm 7 π  −     
e) 3L 4 2 . Gm 2  +     

Essa pergunta também está no material:

08 05 - (Lista - Dinâmica do Movimento Circular)
8 pág.

Enem Colegio Pedro IIColegio Pedro II

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O período dessa rotação é dado por: T = 2π/ω Onde ω é a velocidade angular constante da rotação. Para calcular ω, podemos considerar que cada corpo pontual está se movendo em uma trajetória circular de raio L/2 em torno do centro do quadrado. A força gravitacional entre dois corpos pontuais adjacentes é dada por: F = Gm²/L² A força resultante em cada corpo pontual é a soma vetorial das forças gravitacionais exercidas pelos outros três corpos pontuais. Como os corpos estão dispostos simetricamente, a força resultante em cada corpo é nula na direção radial, e a única força presente é na direção tangencial, que é responsável pela rotação. A força tangencial resultante em cada corpo pontual é dada por: Ft = 2Fsen(45°) = √2Gm²/L² A aceleração tangencial resultante em cada corpo pontual é dada por: at = Ft/m = √2G/L² A velocidade angular ω é dada por: ω = at/(L/2) = 2√2G/L³ Substituindo em T, temos: T = 2π/ω = 4πL³/2√2G A alternativa correta é a letra E).

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