Enunciado

Enquanto a lua segue sua órbita em volta de um planeta, a força gravitacional máxima exercida na lua pelo planeta excede a força mínima gravitacional em 11%. Encontre a razão entre r m á x r m i n , onde r m á x é a distância máxima da lua em relação ao centro do planeta e r m í n é a mínima distância.

Passo 1

A força gravitacional de atração entre o planeta e a lua é governada pela equação de Newton que é F = G M m / r 2 , onde M é a massa do planeta e m é a massa da lua. Porque essa magnitude de força atrativa varia inversamente com o quadrado da distância entre os dois corpos, a força máxima exercida deve ser quando tivermos a menor distância possível entre os corpos, enquanto a menor força deve ser quando temos a maior distância, certo?

O problema diz pra gente que F m á x excede a força F m í n em 11%, ou seja, F m á x = 1,11 F m í n . Essa expressão pode agora ser rearranjada para nos dar a razão entre as forças, sendo assim:

F m á x F m í n = 1,11

Passo 2

Vamos agora abrir nossas forças gravitacionais:

G M m r m í n 2 G M m r m á x 2 = r m á x r m í n 2 = 1,11 → r m á x r m í n = 1,05

Ou seja, nosso resultado mostra que a distância máxima da lua a partir do centro do planeta é em torno de 5% maior do que sua distância mínima.

Resposta

r m á x r m í n = 1,05

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