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Escola Preparatória de Cadetes do Ar (EPCAR) · Academia da Força Aérea (AFA) — Comando da Aeronáutica 2015

Questão 53 — Física: Gravitação Universal

Física Gravitação Universal

Escola Preparatória de Cadetes do Ar (EPCAR) 2015 Médio

Academia da Força Aérea (AFA) — Comando da Aeronáutica · Cadete — Cursos de Formação de Oficiais Aviadores, Intendentes e de Infantaria (CFOAV/CFOINT/CFOINF) · Caderno Versão A

Gabarito disponível

Texto-base:
Nas questões de Física, quando necessário, use
aceleração da gravidade: g = 10 m/s²
densidade da água: d = 1,0 kg/L
calor específico da água: c = 1 cal/g °C
1 cal = 4 J
constante eletrostática: k = 9,0.10⁹ N.m²/C²
constante universal dos gases perfeitos: R = 8 J/mol.K

Considere a Terra um Planeta esférico, homogêneo, de raio R, massa M concentrada no seu centro de massa e que gira em torno do seu eixo E com velocidade angular constante ω, isolada do resto do universo.
Um corpo de prova colocado sobre a superfície da Terra, em um ponto de latitude φ, descreverá uma trajetória circular de raio r e centro sobre o eixo E da Terra, conforme a figura abaixo. Nessas condições, o corpo de prova ficará sujeito a uma força de atração gravitacional F⃗, que admite duas componentes, uma centrípeta, F⃗cp, e outra que traduz o peso aparente do corpo, P⃗.

Terra com eixo de rotação E vertical, velocidade angular ω, Polo Norte, Polo Sul e Equador. Um corpo na superfície, na latitude φ, descreve círculo de raio r em torno do eixo; R é o raio da Terra. No corpo estão representados os vetores F (para o centro da Terra), Fcp (horizontal, para o eixo) e P (peso aparente).

Quando φ = 0°, então o corpo de prova está sobre a linha do equador e experimenta um valor aparente da aceleração da gravidade igual a gₑ. Por outro lado, quando φ = 90°, o corpo de prova se encontra em um dos Polos, experimentando um valor aparente da aceleração da gravidade igual a gₚ.

Sendo G a constante de gravitação universal, a razão gₑ/gₚ vale
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Gabarito: A

Fonte: Gabarito preliminar: Gabarito Oficial — Versão A