Ficha de Física e Química A — Gravitação Universal e Satélites (11.º Ano)
Ficha de Física e Química A para o 11.º ano sobre Gravitação Universal e satélites: lei de Newton, constante de Cavendish, peso vs massa, movimento circular uniforme, velocidade e período das órbitas, microgravidade e exploração espacial — 12 exercícios com soluções.
O que inclui esta ficha
- Lei da Gravitação Universal: F = G·m₁·m₂/r² (G de Cavendish, 1798; Newton, Principia 1687)
- Peso vs massa: g = G·M/r² independente da massa (Terra 9,8 · Lua 1,6 m/s²)
- MCU: aceleração centrípeta e dedução de v = √(G·M/r)
- Período e raio: T = 2πr/v e T² ∝ r³ (Kepler-3)
- 1.ª velocidade cósmica (7,9 km/s) e a ISS (7,7 km/s, ≈ 92 min)
- Microgravidade como queda contínua (g ≈ 8,7 m/s² a 400 km)
- Exploração espacial: Sputnik 1957, Gagarin 1961, Apollo 11 1969 + avanços atuais
- 12 exercícios de tipo diversificado, com soluções completas
Competências que desenvolve: Aplicar LGT e LFD a órbitas, deduzir relações a partir de leis, estimar ordens de grandeza e enquadrar descobertas no contexto histórico — raciocínio, demonstração e cultura científica.
Conteúdo programático: Organizador «Mecânica» (AE do 11.º ano) — domínio «Interações e seus efeitos»: Lei da Gravitação Universal e Lei Fundamental da Dinâmica aplicadas ao MCU de satélites, contexto histórico das descobertas e pesquisa dos avanços na exploração espacial.
Porque isto importa
Fecha o primeiro organizador com a pergunta que mais une física: porquê a maçã cai e a Lua não escapa? O exercício central é a dedução v = √(G·M/r) — partir de duas leis, cancelar a massa e isolar a velocidade — e é o formato que os testes mais cobram (a questão de dedução vale os valores todos). Os erros clássicos estão isolados: confundir r com a altura acima da superfície (é do centro), achar que na ISS não há gravidade (há 8,7 m/s²) e esquecer que T² ∝ r³ faz satélites altos serem mais lentos. A exploração espacial fecha com o caráter provisório do conhecimento que as AE exigem — com a ficha 1 (gráficos) e a 2 (leis) fica a Mecânica fechada.
Erros comuns
- Usar a altitude em vez do raio contado do centro da Terra.
- Achar que a microgravidade é ausência de gravidade.
- Dobrar r e manter v — órbita mais alta é mais lenta.
- Confundir massa (constante) com peso (força que depende de g).
Como usar esta ficha
Imprime a ficha e resolve os exercícios sem consultar as soluções. Só depois de terminar compara as respostas com as soluções da página 4 — é nessa comparação que se identifica o que ainda precisa de revisão. Se um exercício ficar errado, vale a pena voltar à matéria correspondente antes de avançar.