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Imagine que fosse possível cavar um túnel atravessando a Terra de um ponto a outro diametralmente oposto. Desprezando qualquer atrito, um objeto solto a partir do repouso no início do túnel ficaria sujeito, ao longo de seu movimento de queda até o centro do planeta, a uma aceleração (a) que diminuiria linearmente em função de sua posição, de a = g0 (valor da aceleração gravitacional na superfície terrestre) até a = 0 (valor no centro da Terra), conforme mostrado no gráfico da aceleração em função da distância percorrida (d) mostrado a seguir. Sendo m a massa do objeto e R o raio da Terra (considerada aqui de constituição homogênea e perfeitamente esférica), o objeto passaria pelo centro do planeta com velocidade de módulo dado por

a) m . g0 . R
b) 2.g .R0
c) g .R0
d) m.g .R 20^ h
e) (g0 . R)/2
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Desvendando com Questões

há 2 anos

Respostas

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há 5 meses

Para resolver essa questão, precisamos entender a dinâmica do movimento de um objeto em um túnel que atravessa a Terra, considerando que a Terra é homogênea e esférica. Quando o objeto é solto no túnel, ele experimenta uma aceleração gravitacional que diminui linearmente até chegar a zero no centro da Terra. A aceleração gravitacional na superfície da Terra é \( g_0 \). A velocidade do objeto ao passar pelo centro da Terra pode ser encontrada usando a conservação de energia. A energia potencial gravitacional no início (na superfície) se transforma em energia cinética no centro da Terra. A energia potencial gravitacional inicial é dada por: \[ U = m \cdot g_0 \cdot R \] E a energia cinética no centro da Terra é: \[ K = \frac{1}{2} m v^2 \] Igualando as duas energias, temos: \[ m \cdot g_0 \cdot R = \frac{1}{2} m v^2 \] Cancelando a massa \( m \) (desde que \( m \neq 0 \)): \[ g_0 \cdot R = \frac{1}{2} v^2 \] Multiplicando ambos os lados por 2: \[ 2 \cdot g_0 \cdot R = v^2 \] E, finalmente, tirando a raiz quadrada: \[ v = \sqrt{2 \cdot g_0 \cdot R} \] Agora, analisando as alternativas: a) \( m \cdot g_0 \cdot R \) - Não é a velocidade. b) \( 2 \cdot g \cdot R_0 \) - Não é a forma correta. c) \( g \cdot R_0 \) - Não é a forma correta. d) \( m \cdot g \cdot R \cdot 20^h \) - Não é a forma correta. e) \( \frac{(g_0 \cdot R)}{2} \) - Não é a forma correta. Nenhuma das alternativas parece corresponder à expressão correta para a velocidade ao passar pelo centro da Terra. Portanto, a resposta correta não está entre as opções fornecidas. Você pode precisar revisar as alternativas ou a formulação da pergunta.

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há 2 anos

O problema apresentado é um exemplo clássico de queda livre com variação de aceleração. A resposta correta é a letra E) (g0 . R)/2. Para resolver o problema, é necessário utilizar a equação da queda livre com variação de aceleração, que é dada por: v² = 2aΔd Onde v é a velocidade final, a é a aceleração, Δd é a distância percorrida e g0 é a aceleração gravitacional na superfície terrestre. No centro da Terra, a aceleração é zero, portanto, a velocidade final do objeto será dada por: v² = 2(g0/2)R v² = g0R v = √(g0R) Substituindo os valores, temos: v = √(9,8 m/s² x 6.371.000 m) v = 7.900 m/s Portanto, a alternativa correta é a letra E) (g0 . R)/2.

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