Enunciado

Demonstre que o tempo necessário para um corpo cair de uma distância r do centro da Terra até a sua superfície é

t = r 3 2 R 2 g - R r 1 - R r + s e n - 1 R / r

Verifique que, se r é muito maior que R , o resultado é t = 1 2 R / 2 g . [Sugestão: Use a Eq. ( 13.10 ); faça v = d r / d t , resolva para d t , e integre]

Passo 1

E aí, beleza?? Da equação 13.10 , vem:

v = - 2 R 2 g 1 h - 1 r = d h d t

Portanto:

t = 1 2 R 2 g ∫ R r 1 1 h - 1 r d h

Essa integral pode ser encontrada resolvida em tabelas. Assim, vem:

t = r 3 2 R 2 g π 2 + R r 1 - R r - s e n - 1 R r

Que é a correta solução da integral, diferentemente do que sugere o enunciado.

Passo 2

Se r ≫ R , a integral é aproximadamente dada por:

∫ 0 r 1 1 h - 1 r d h = r 3 / 2 ∫ 0 1 x 1 - x d x = π 2 r 3 / 2

Logo:

t = π 2   r 3 2 R 2 g

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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