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Considere que Mt é a massa da Terra; Rt, seu raio; g, a aceleração da gravidade; e G, a constante de gravitação universal. Da superfície terrestre e verticalmente para cima, desejamos lançar um corpo de massa m para que, desprezada a resistência do ar, ele se eleve a uma altura acima da superfície igual ao raio da Terra. A velocidade inicial V do corpo, nesse caso, deverá ser de:

A) V = (G Mt/Rt) ⋅ 2
B) V = (g Rt/m)
C) V = (G Mt/Rt)
D) V = (g Rt) = 2
E) V = (g G Mt/m Rt)
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ano passado

Respostas

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ano passado

Para resolver essa questão, precisamos entender a relação entre a velocidade inicial necessária para que um corpo alcance uma altura igual ao raio da Terra e as variáveis envolvidas. Quando um corpo é lançado verticalmente para cima, a energia cinética inicial deve ser igual à energia potencial gravitacional no ponto mais alto da trajetória. A energia cinética é dada por \( \frac{1}{2} m V^2 \) e a energia potencial gravitacional é dada por \( \frac{G M_t m}{R_t} \) quando o corpo está na altura \( R_t \). Para que o corpo alcance a altura \( R_t \), a energia cinética inicial deve ser igual à energia potencial gravitacional no ponto mais alto: \[ \frac{1}{2} m V^2 = \frac{G M_t m}{R_t} \] Cancelando \( m \) dos dois lados e rearranjando a equação, temos: \[ V^2 = \frac{2 G M_t}{R_t} \] Portanto, a velocidade inicial \( V \) é: \[ V = \sqrt{\frac{2 G M_t}{R_t}} \] Agora, sabemos que a aceleração da gravidade \( g \) na superfície da Terra é dada por \( g = \frac{G M_t}{R_t^2} \). Assim, podemos substituir \( G M_t \) por \( g R_t^2 \): \[ V = \sqrt{\frac{2 g R_t^2}{R_t}} = \sqrt{2 g R_t} \] Agora, vamos analisar as alternativas: A) \( V = (G M_t/R_t) \cdot 2 \) - Não está correta. B) \( V = (g R_t/m) \) - Não está correta. C) \( V = (G M_t/R_t) \) - Não está correta. D) \( V = (g R_t) = 2 \) - Não está correta. E) \( V = (g G M_t/m R_t) \) - Não está correta. Nenhuma das alternativas apresentadas parece corresponder à expressão correta que encontramos. Portanto, a resposta correta não está entre as opções fornecidas. Você pode precisar revisar as alternativas ou a formulação da questão.

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