29 de maio de 2016

QUESTÃO (ITA - 2017)

Considere duas estrelas de um sistema binário em que cada qual descreve um órbita circular em torno do centro de massa comum. Sobre tal sistema são feitas as seguintes afirmações:

I. O período de revolução é o mesmo para as duas estrelas.
II. Esse período é função apenas da constante gravitacional, da massa total do sistema e da distância entre ambas as estrelas.
III. Sendo R1 e R2 os vetores posição que unem o centro e massa dos sistema aos respectivos centros de massa das estrelas, tanto R1 como R2 varrem áreas de mesma magnitude num mesmo intervalo de tempo.

Assinale a alternativa correta.

A) Apenas a afirmação I é verdadeira.
B) Apenas a afirmação II é verdadeira.
C) Apenas a afirmação III é verdadeira.
D) Apenas as afirmações I e II são verdadeiras.
E) Apenas as afirmações I e III são verdadeiras.


-------------------------------------------------------------------------------------------------- RESPOSTA: D
Resposta Comentada:

I. (VERDADEIRA)
Análise qualitativa: se um sistema é composto apenas por duas massas e elas descrevem órbitas circulares em torno de um centro de massa comum, elas devem ter o mesmo período orbital.
Análise quantitativa:
 
O período do movimento é dado por:
Analogamente:
Dado que o centro das órbitas é também o centro de massa do sistema:
Das equações (3), (2) e (1), concluímos que P1 = P2.
II. (VERDADEIRA)
Da equação (3)
Substituindo (4) em (1):
III. (FALSA)
A velocidade areolar é dada por:
«math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mfrac»«mi»dA«/mi»«mi»dt«/mi»«/mfrac»«mo»=«/mo»«mfrac»«mi mathvariant=¨normal¨»L«/mi»«mrow»«mn»2«/mn»«mi mathvariant=¨normal¨»m«/mi»«/mrow»«/mfrac»«/math», em que L é a quantidade de movimento angular.
Assim,   apenas se R1 = R2.

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