Questões sobre a gravitação universal no Enem

A gravitação universal é a parte da Física dedicada ao estudo do movimento dos corpos celestes e foi, nos últimos anos, tema constante em várias questões das provas do Enem e de vestibulares de todo o Brasil.

No edital do Enem para 2014, essa campo de estudo da Física consta da seguinte forma:

A mecânica e o funcionamento do universo - Força peso. Aceleração gravitacional. Lei da Gravitação universal. Leis de Kepler. Movimentos de corpos celestes. Influência na Terra: marés e variações climáticas. Concepções históricas sobre a origem do universo e sua evolução.

Normalmente, as questões sobre a gravitação universal no Enem abordam as Leis de Kepler, a Lei da Gravitação universal de Isaac Newton e os impactos históricos das teorias sobre o movimento planetário que existiram, bem como a evolução dessas teorias.

Portanto, as principais dicas para resolver questões sobre gravitação universal no Enem são: conhecer o enunciado das três leis de Kepler para o movimento planetário, saber o que elas significam e o impacto que elas causam; compreender a lei de Newton para a gravitação universal, que é utilizada para calcular o peso, a aceleração gravitacional e o campo gravitacional dos corpos celestes; por fim, saber como ocorreu a evolução das teorias sobre a formação do universo e a posição dos planetas, isso porque a forma, a posição e o movimento dos planetas e do Sol sempre estiveram ligados a fatores sociais, como a religião e a política.

Observe a questão a seguir que foi retirada da prova do Enem de 2009: (caderno amarelo – questão 5 – prova de ciências da natureza e suas tecnologias)

Questão Enem 2009:

Na linha de uma tradição antiga, o astrônomo grego Ptolomeu (100-170 d.C.) afirmou a tese do geocentrismo, segundo a qual a Terra seria o centro do universo, sendo que o Sol, a Lua e os planetas girariam em seu redor em órbitas circulares. A teoria de Ptolomeu resolvia de modo razoável os problemas astronômicos da sua época. Vários séculos mais tarde, o clérigo e astrônomo polonês Nicolau Copérnico (1473-1543), ao encontrar inexatidões na teoria de Ptolomeu, formulou a teoria do heliocentrismo, segundo a qual o Sol deveria ser considerado o centro do universo, com a Terra, a Lua e os planetas girando circularmente em torno dele. Por fim, o astrônomo e matemático alemão Johannes Kepler (1571- 1630), depois de estudar o planeta Marte por cerca de trinta anos, verificou que a sua órbita é elíptica. Esse resultado generalizou-se para os demais planetas.

A respeito dos estudiosos citados no texto, é correto afirmar que

a) Ptolomeu apresentou as ideias mais valiosas, por serem mais antigas e tradicionais.

b) Copérnico desenvolveu a teoria do heliocentrismo inspirado no contexto político do Rei Sol.

c) Copérnico viveu em uma época em que a pesquisa científica era livre e amplamente incentivada pelas autoridades.

d) Kepler estudou o planeta Marte para atender às necessidades de expansão econômica e científica da Alemanha.

e) Kepler apresentou uma teoria científica que, graças aos métodos aplicados, pôde ser testada e generalizada.

Resolução

Essa questão exige conhecimento sobre como ocorreu a evolução das teorias sobre o sistema planetário, principalmente sobre o contexto político e científico em que essas teorias foram criadas. Além disso, o aluno deve ter um pouco de conhecimento sobre o método científico.

Kepler estudou durante trinta anos o planeta Marte. Ele possuía um mapa do céu e estudava os diferentes movimentos desse planeta durante as várias épocas do ano. Esses movimentos só poderiam ser explicados se o movimento planetário, que todos acreditavam ser circular, fosse elíptico. Kepler comprovou a órbita elíptica de Marte e estendeu-a aos demais planetas.

Para que uma teoria científica seja aceita, ela deve generalizar as teorias anteriores ou provar que elas estavam incorretas. Foi isso que Kepler fez, além de provar que as órbitas dos planetas não poderiam ser circulares, ele generalizou quando as estendeu para outros corpos celestes.

Portanto, a alternativa correta é a opção E.

A próxima questão, também sobre a gravitação universal, tem uma abordagem diferente: (Questão 25 – caderno amarelo – prova de ciências da natureza e suas tecnologias - 2009)

Questão do Enem 2009

O ônibus espacial Atlantis foi lançado ao espaço com cinco astronautas a bordo e uma câmera nova, que iria substituir uma outra danificada por um curto-circuito no telescópio Hubble. Depois de entrarem em órbita a 560 km de altura, os astronautas se aproximaram do Hubble. Dois astronautas saíram da Atlantis e se dirigiram ao telescópio. Ao abrir a porta de acesso, um deles exclamou: “Esse telescópio tem a massa grande, mas o peso é pequeno.”

Imagem retirada da questão 25 da prova do Enem de 2009 mostra o astronauta próximo ao telescópio Hubble

Considerando o texto e as leis de Kepler, pode-se afirmar que a frase dita pelo astronauta

a) se justifica porque o tamanho do telescópio determina a sua massa, enquanto seu pequeno peso decorre da falta de ação da aceleração da gravidade.

b) se justifica ao verificar que a inércia do telescópio é grande comparada à dele próprio, e que o peso do telescópio é pequeno porque a atração gravitacional criada por sua massa era pequena.

c) não se justifica, porque a avaliação da massa e do peso de objetos em órbita tem por base as leis de Kepler, que não se aplicam a satélites artificiais.

d) não se justifica, porque a força-peso é a força exercida pela gravidade terrestre, neste caso, sobre o telescópio e é a responsável por manter o próprio telescópio em órbita.

e) não se justifica, pois a ação da força-peso implica a ação de uma força de reação contrária, que não existe naquele ambiente. A massa do telescópio poderia ser avaliada simplesmente pelo seu volume.

Resolução

O telescópio mantém-se em órbita da Terra graças à força peso que a Terra exerce sobre ele, portanto, não é possível afirmar que esse peso seja pequeno. Sendo assim, a frase dita pelo astronauta não se justifica. A alternativa correta é a letra D.

Agora que você já sabe um pouco sobre como a gravitação universal é abordada no Enem, leia os textos sugeridos nos hiperlinks e saiba tudo sobre o tema, assim você fará uma excelente prova.