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Instituto Militar de Engenharia (IME) 2024

Questão 26 — Física: Gravitação — Energia Potencial Gravitacional e Órbita Elíptica

Física Gravitação — Energia Potencial Gravitacional e Órbita Elíptica

Instituto Militar de Engenharia (IME) 2024 Médio

Instituto Militar de Engenharia (IME) · Concurso de Formação e Graduação

Gabarito disponível

Para simular a órbita (x(t),y(t)) do satélite de um planeta, no referencial do planeta, utilizou-se um modelo unidimensional com as seguintes equações:

x(t) = A cos(ωt) y(t) = B sen(ωt)

onde A, B e ω são constantes e t é o instante de tempo.
Dados:
• massa do planeta: M;
• massa do satélite: m, onde m << M;
• constante universal de gravitação: G;
• C = √(A² − B²);
• localização do centro do planeta: (C,0).

A diferença entre a maior e a menor energia potencial gravitacional do satélite é:
Selecione uma alternativa

Resolução comentada

Órbita elíptica com o planeta em um foco; calcular a diferença entre as energias potenciais extremas.

A trajetória é uma elipse de semieixos A e B, com foco em (C,0) e C² = A² − B². A distância ao planeta varia de A − C a A + C. Então ΔU = GMm[1/(A−C) − 1/(A+C)] = GMm·2C/(A² − C²) = 2CGMm/B².

Análise das alternativas

A, B, C e E não resultam da expressão 2C/(A² − C²) com A² − C² = B². Só D tem o fator 2C no numerador e B² no denominador.

Referência: Energia potencial gravitacional U = −GMm/r; geometria da elipse.

Resolução comentada do VaiConcursos.

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Gabarito: D

Fonte: Gabarito preliminar: Gabarito final — página 1