Questão 148 do ENEM 2022 — Matemática

A luminosidade L de uma estrela está relacionada com o raio R e com a temperatura T dessa estrela segundo a Lei de Stefan-Boltzmann:  em que c é uma constante igual para todas as estrelas.

Disponível em: http://ciencia.hsw.uol.com.br. Acesso em: 22 nov. 2013 (adaptado)

Considere duas estrelas E e F, sendo que a estrela E tem metade do raio da estrela F e o dobro da temperatura de F.

Indique por LE  e LF suas respectivas luminosidades. A relação entre as luminosidades dessas duas estrelas é dada por

A
Alternativa A
B
Alternativa B
C
Alternativa C
✓
Alternativa D
E
Alternativa E
Gabarito oficial: alternativa D

Resolução comentada

Pela lei L = c·R²·T⁴, com R_E = R_F/2 e T_E = 2·T_F, temos L_E = c·(R_F/2)²·(2T_F)⁴ = c·(R_F²/4)·(16·T_F⁴) = 4·c·R_F²·T_F⁴ = 4·L_F.

Um erro comum é achar que reduzir o raio pela metade também reduz a luminosidade pela metade, cancelando o efeito da temperatura dobrada e sugerindo uma razão de 1 entre as duas estrelas; mas o raio aparece elevado ao quadrado na fórmula, e não à primeira potência, então seu efeito é bem menor do que o da temperatura elevada à quarta potência.

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