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Gravitação Universal

Física 1ª Série EM Gravitação Universal 10 questoes

Atividade de Física para 1ª Série EM sobre Gravitação Universal. Pronta para imprimir, editar e compartilhar no CriarProvas.

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Informacoes Pedagogicas

Alinhamento BNCC

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Sobre esta atividade

Atividade sobre Gravitação Universal para o Ensino Médio, abordando as Leis de Kepler, a Lei da Gravitação Universal de Newton e suas aplicações no movimento de planetas e satélites.

O que ensinar

Leis de Kepler (órbitas elípticas, lei das áreas, lei dos períodos), Lei da Gravitação Universal (F = GMm/d²), aceleração da gravidade, peso, velocidade orbital, satélites geoestacionários, velocidade de escape, buracos negros.

Conteudo abordado

Gravitação: causa do movimento dos planetas e queda dos corpos. Leis de Kepler: 1ª (Órbitas elípticas: Sol em um dos focos), 2ª (Áreas iguais em tempos iguais — velocidade maior no periélio), 3ª (T²/R³ = constante, T em anos, R em UA — para todos planetas). Lei da Gravitação Universal (Newton, 1687): F = G·M·m/d² (G = 6,67×10⁻¹¹ N·m²/kg²). Força de atração entre dois corpos com massa. Aceleração da gravidade: g = G·M/R² (na superfície terrestre, g ≈ 9,8 m/s²). Variação de g com altitude (g diminui com altura) e latitude (g maior nos polos que no Equador). Peso: P = mg (mas o peso real é F = G·M·m/R²). Satélites: velocidade orbital (v = √(GM/r) — para manter órbita circular), período orbital. Satélite geoestacionário (órbita equatorial, T = 24h, parece parado). Velocidade de escape (v_escape = √(2GM/R) — velocidade mínima para escapar da gravidade terrestre, ≈ 11,2 km/s). Buracos negros (massa infinita em volume zero, gravidade infinita — v_escape > c). Aplicações: órbitas de planetas, satélites artificiais (GPS, comunicação), estações espaciais, viagens interplanetárias. Leis de Newton e a queda da maçã: unificação da física celeste e terrestre.

Como ensinar

Aula expositiva com demonstrações matemáticas das leis, uso de simulações computacionais (órbitas planetárias), análise de dados reais dos planetas para verificar a 3ª Lei de Kepler, resolução de problemas contextualizados.

Maiores dificuldades

Compreensão abstrata das órbitas elípticas e das leis de Kepler; manipulação de potências de 10 e notação científica na Lei da Gravitação Universal; dificuldade em relacionar conceitos (velocidade orbital, período, altitude); confusão entre peso e massa. Sugere-se uso de simulações visuais, tabelas de dados planetários e exercícios graduais.

Banca
Gravitação Universal
Gravitação Universal
Física · Gravitação Universal · 1ª Série EM · 2026
Leia atentamente todas as questões antes de responder.
1. A 1ª Lei de Kepler (Lei das Órbitas) afirma que os planetas se movem em órbitas:
A) circulares com o Sol no centro.
B) elípticas com o Sol em um dos focos.
C) parabólicas com o Sol no vértice.
D) hiperbólicas com o Sol fora da curva.

2. A 2ª Lei de Kepler (Lei das Áreas) diz que o planeta varre áreas iguais em intervalos de tempo iguais. Isso implica que:
A) a velocidade orbital é constante em toda a órbita.
B) a velocidade é maior no periélio (ponto mais próximo do Sol) e menor no afélio.
C) a velocidade é maior no afélio e menor no periélio.
D) a órbita é perfeitamente circular.

3. A 3ª Lei de Kepler relaciona o período orbital (T) com o raio médio da órbita (R) por:
A) T·R = constante.
B) T²/R³ = constante.
C) T³/R² = constante.
D) T/R = constante.

4. De acordo com a Lei da Gravitação Universal de Newton, a força de atração gravitacional entre dois corpos é:
A) inversamente proporcional ao quadrado da distância entre seus centros.
B) diretamente proporcional ao quadrado da distância entre eles.
C) inversamente proporcional ao produto de suas massas.
D) independente da distância entre os corpos.

5. A aceleração da gravidade na superfície da Terra pode ser calculada por g = G·M/R². Considerando que a massa da Terra é constante, se a distância ao centro da Terra aumentar (maior altitude), a aceleração da gravidade:
A) aumenta, pois é inversamente proporcional ao quadrado da distância.
B) diminui, pois é inversamente proporcional ao quadrado da distância.
C) permanece constante, independentemente da altitude.
D) torna-se zero acima da atmosfera.

6. O peso de um corpo na superfície terrestre é dado por P = mg. Essa expressão é uma simplificação da Lei da Gravitação Universal, pois o peso real é:
A) P = m·v²/R.
B) P = G·M·m/R², sendo M a massa da Terra e R seu raio.
C) P = m·a, onde a é a aceleração centrípeta.
D) P = G·m/R².

7. A velocidade orbital de um satélite em órbita circular ao redor da Terra é dada por v = √(GM/r). Isso significa que:
A) satélites mais distantes da Terra têm maior velocidade orbital.
B) satélites mais próximos da Terra têm maior velocidade orbital.
C) a velocidade orbital independe da distância ao centro da Terra.
D) a velocidade orbital depende apenas da massa do satélite.

8. Um satélite geoestacionário possui a característica de:
A) orbitar a Terra em uma órbita polar com período de 12 horas.
B) permanecer sempre sobre o mesmo ponto da superfície terrestre, com órbita equatorial e período de 24 horas.
C) ter velocidade orbital de 11,2 km/s, suficiente para escapar da gravidade.
D) orbitar a Lua e transmitir sinais para a Terra.

9. A velocidade de escape da Terra é de aproximadamente 11,2 km/s. Esse valor representa:
A) a velocidade necessária para um objeto orbitar a Terra em baixa altitude.
B) a velocidade mínima para um corpo livrar-se totalmente da atração gravitacional terrestre.
C) a velocidade máxima que um foguete pode atingir no espaço.
D) a velocidade orbital de um satélite geoestacionário.

10. Dissertativa: Explique a 3ª Lei de Kepler e a Lei da Gravitação Universal de Newton, relacionando-as ao movimento dos planetas ao redor do Sol. Em sua resposta: (a) enuncie a 3ª Lei de Kepler e dê um exemplo de sua aplicação no Sistema Solar; (b) apresente a fórmula da Lei da Gravitação Universal (F = G·M·m/d²) e explique cada termo; (c) demonstre como Newton unificou a física celeste e terrestre, relacionando a queda da maçã ao movimento da Lua; (d) discuta como a Lei da Gravitação Universal explica por que planetas mais distantes do Sol têm períodos orbitais maiores.

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