ftf 7 – movimento de satélites - Física

F.T.F 7 – MOVIMENTO DE SATÉLITES*
Física-Química A
11º Ano
G = 6,673x10-11 N.m2.kg-2
Mterra =5,98x1024 kg
RTerra = 6,37x106 m
1. Um satélite, de massa 100 kg, descreve uma órbita circular à volta da Terra. A distância entre os centros de massa do
7
satélite e da Terra, d, é igual a 1,20 x 10 m.
1.1. Calcule o módulo da força gravítica exercida pela Terra sobre o satélite.
1.2. Estabeleça uma expressão que permita calcular o período do movimento do satélite, em função de G, M terra e d
1.3. Determine a velocidade angular do satélite
2. O PoSAT-1 é o primeiro satélite português e entrou em órbita em 26 de setembro
de 1993, por volta das 2h45, hora de Lisboa. O Satélite foi lançado para o espaço no
vôo 59 do foguetão Ariane 4; o lançamento foi realizado no Centro Espacial de
Kourou, na Guiana Francesa, 20 minutos e 35 segundos após o lançamento e a 807
km de altitude, o PoSAT-1 separou-se com sucesso do foguetão.
O PoSAT-1 é uma caixa de alumínio, em forma de paralelepípedo, com as
dimensões de 35 centímetros de lado por 35 de profundidade, 58 de comprimento
1
e 50 quilos de peso.
A morte física do PoSAT-1 prevê-se para 2043. Em 2006 o PoSAT-1 deixou de
comunicar com o Centro de Satélites de Sintra. O satélite encontra-se à deriva
numa órbita descendente, até se desintegrar na atmosfera terrestre.
2.1. Sabendo que o período orbital do PoSAT-1 é de 101 minutos, determine quantas voltas dava o satélite em torno
da Terra durante um dia.
2.2. Determine a velocidade orbital do satélite.
6
3. Um satélite artificial descreve, com velocidade de módulo, v, uma órbita circular de raio, r, igual a 8,4 × 10 m, em
torno da Terra. Calcule o módulo da velocidade orbital do satélite, considerando que o módulo da aceleração
centrípeta do satélite é
4. Quando, nos anos 60 do século XX, os satélites geostacionários se tornaram uma realidade, foi possível utilizá-los para
as comunicações a longa distância e outros fins, que têm vindo a modificar a forma como vivemos, trabalhamos e
passamos os tempos livres.
4.1. Mencione duas outras utilizações claramente positivas do uso de satélites geostacionários.
Professor Luís Gonçalves
4.2.
Dois astronautas com massas diferentes encontram-se no interior de um satélite geostacionário, em repouso em
relação às paredes do satélite. Selecione a alternativa CORRETA.
A - As forças gravíticas que atuam nos dois astronautas, resultantes da interação com a Terra, são nulas.
B - As forças gravíticas que atuam nos dois astronautas, resultantes da interação com a Terra, são diferentes de
zero e iguais em módulo.
C - Ambos os astronautas possuem aceleração nula, em relação a um sistema de referência com origem no
centro da Terra.
D - Os valores absolutos das acelerações dos astronautas, em relação a um sistema de referência com origem no
centro da Terra, são iguais.
4.3.
Selecione a alternativa que permite escrever uma afirmação CORRETA. “A altitude de um satélite geostacionário
terrestre depende…”
ABCD-
4.4.
… da massa do satélite.
… do módulo da velocidade linear do satélite.
… da massa da Terra.
… da velocidade de lançamento do satélite.
3
Um satélite geostacionário de massa m = 5,0 × 10 kg encontra-se num ponto situado na vertical do equador,
movendo-se com velocidade de módulo, v, a uma distância, r, do centro da Terra. Calcule:
4.4.1. o módulo da velocidade angular do satélite em relação ao centro da Terra.
4.4.2. o módulo da força gravítica que atua no satélite, devido à interação com a Terra.
5. Um satélite orbita em torno de um planeta, com movimento circular uniforme, descrevendo uma órbita de 1000 km
de raio e demorando 2 anos a dar uma volta completa.
5.1.
5.2.
5.3.
5.4.
Que significa dizer que o movimento é uniforme?
Quais são os módulos da velocidade e da aceleração do satélite?
Trace os gráficos velocidade-tempo e aceleração-tempo para este movimento.
Qual é a direção e o sentido da força resultante que atua sobre ele?
6. Os satélites utilizados em telecomunicações são geoestacionários.
6.1. Qual o significado desta afirmação?
6.2. Qual a altitude a que orbitam esses satélites?
7. Um satélite de 600 kg executa uma órbita circular em torno da Terra com período de 15 h. Calcule a intensidade da
força gravitacional exercida pela Terra sobre o satélite.
-1
8. Um satélite está em órbita circular em torno da Terra com velocidade de medida constante de 6000 m.s . Determine:
8.1. A altura acima da superfície da Terra a que se encontra o satélite;
8.2. O período de revolução do satélite.
Texto escrito conforme o Acordo Ortográfico
Professor Luís Gonçalves
2