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MAPA - FÍSICA
GERAL E EXPERIMENTAL I - 512024
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QUESTÃO 1
A
seguir estão as instruções para atividade. Leia-as integralmente e com atenção!
O foguete não tripulado da Blue Origin, empresa de turismo espacial de Jeff
Bezos, foi lançado com sucesso do oeste do Texas na manhã do dia 19 de dezembro
de 2023, em seu primeiro lançamento bem-sucedido. O New Shepard, um sistema de
lançamento reutilizável suborbital tripulado com decolagem vertical, foi
lançado sem tripulação e com dispositivos tecnológicos para coleta de dados e
experimentos no espaço, além de 38.000 cartões-postais do “Clube para o
Futuro”, uma organização sem fins lucrativos.
A missão bem-sucedida representa um grande avanço nos planos da Blue Origin de
enviar turistas pagantes até o espaço, algo que mais de duas dezenas de pessoas
já fizeram.
Fontes:
https://forbes.com.br/forbes-tech/2023/12/foguete-da-blue-origin-de-jeff-bezos-foi-lancado-com-sucesso.
Acesso em: 6 fev. 2024.
https://oglobo.globo.com/economia/noticia/2023/12/19/blue-origin-de-jeff-bezos-faz-primeiro-lancamento-espacial-desde-acidente-em-2022.ghtml.
Acesso em: 6 fev. 2024.
Como apresentado nos extratos de notícias, um projeto bilionário entre a Blue
Origin e a NASA estão desenvolvendo e testando foguetes para, além da coleta de
dados científicos, também o turismo espacial. Você, profissional formado, está
buscando uma oportunidade de estágio na Agência Espacial Brasileira (AEB)
e, para isso, recebeu algumas perguntas a serem respondidas como forma de
avaliação sobre os conhecimentos de física.
1) O valor de aceleração da gravidade terrestre é dependente da
altitude, ou seja, no nível do mar g=9,81 m/s2, e na altitude de
1000 km g=7,33 m/s2. Partindo do repouso, sabe-se que o foguete atinge
a velocidade 2500 km/h em aproximadamente 1000 km. Considerando a aceleração da
gravidade média e a trajetória retilínea, calcule:
a) Qual a aceleração constante com que o foguete é lançado, em km/h2?
b) Qual o tempo para que este foguete alcance a altura de 1000 km?
Lembre-se: nas equações do item A e B é preciso considerar as duas acelerações,
da gravidade e também do foguete.
2) Nos momentos prévios ao lançamento, o New Shepard foi carregado
com equipamentos de peso médio de 180 kg por uma rampa com baixo coeficiente de
atrito (0,2), conforme o esquema indicado a seguir. Qual a força mínima (em
Newtons) que o motor deve realizar para que o carregamento seja efetivamente
realizado? Lembre-se de fazer corretamente a indicação das forças atuando sobre
o sistema caixa-polia-motor e considere g=9,81 m/s2.
Figura 1 - Plano inclinado
Fonte: a autora.
3) Sabendo da definição das 3 leis de newton, escreva e explique com suas palavras a aplicação de cada uma delas durante o lançamento do foguete.
4) Imagine que na altura de 1000 km da atmosfera terrestre há uma explosão, fazendo com que a partir da velocidade zero o foguete caia em queda livre. O valor de aceleração da gravidade terrestre é dependente da altitude, ou seja, no nível do mar g=9,81 m/s2, e na altitude de 1000 km g=7,33 m/s2. Considerando a aceleração da gravidade média, a trajetória retilínea e desprezando a resistência do ar, calcule:
a) Qual o tempo até atingir a superfície terrestre?
b) Com qual velocidade o foguete atingirá o solo?
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