1. Se um astronauta deixar cair um martelo e uma pena na Lua, o que será observado? Justifique.

Passo 1

O enunciado diz que um astronauta deixa cair, simultaneamente, um martelo e uma pena na superfície da Lua. O conteúdo envolvido é “queda livre” sob gravidade e “leis de Newton”, e vamos precisar usar que, na ausência de atmosfera, a aceleração de queda independe da massa dos corpos.

Passo 2

Na Lua a aceleração da gravidade vale aproximadamente
gLua = 1,63 m/s^2
A única força que age sobre cada objeto é o peso
Fp = m,gLua

Passo 3

Pela segunda lei de Newton temos
sum F = m,a Longrightarrow m,gLua = m,a
e, portanto,
a = gLua
Note que a não depende de m.

Passo 4

Na Lua não há atmosfera, isto é, não existe força de arrasto sobre a pena nem sobre o martelo. Logo ambos sofrem apenas a força peso e têm a mesma aceleração constante gLua, partindo do repouso.

Passo 5

Em queda livre sem resistência do ar, a distância percorrida em função do tempo é
s = tfrac12,gLua,t^2,
a mesma para martelo e pena. Por isso eles caem lado a lado e atingem o solo ao mesmo tempo.

Resposta

Verá o martelo e a pena caindo juntos e atingindo o solo simultaneamente, pois na Lua a aceleração da gravidade é a mesma para ambos e não há resistência do ar.

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