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Questão 63

ENEM 2015
Física

(Enem PPL 2015)  Observações astronômicas indicam que no centro de nossa galáxia, a Via Láctea, provavelmente exista um buraco negro cuja massa é igual a milhares de vezes a massa do Sol. Uma técnica simples para estimar a massa desse buraco negro consiste em observar algum objeto que orbite ao seu redor e medir o período de uma rotação completa,  bem como o raio médio, da órbita do objeto, que supostamente se desloca, com boa aproximação, em movimento circular uniforme. Nessa situação, considere que a força resultante, devido ao movimento circular, é igual, em magnitude, à força gravitacional que o buraco negro exerce sobre o objeto.

A partir do conhecimento do período de rotação, da distância média e da constante gravitacional,  a massa do buraco negro é

A

4π²R² / GT²

B

π²R³ / 2GT²

C

2π²R³ / GT²

D

4π²R³ / GT²

E

π²R5 / GT²

Gabarito:

4π²R³ / GT²



Resolução:

Igualando a força centrípeta com a força gravitacional temos:

F_{cent}=F_{grav}

frac{mV^{2}}{R}=frac{GMm}{R^{2}}

Simplificando e isolando a velocidade V:

V^{2}=frac{GM}{R}

Sabemos que em uma movimento circular a distância percorrida em 1 volta é 2pi;R e isso acontece durante 1 périodo T, logo podemos subtituir V por:

(frac{2pi;R}{T})^{2}=frac{GM}{R}

Isolando M:

M=frac{R4pi;R^{2}}{GT^{2}}

M=frac{4pi;R^{3}}{GT^{2}}

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