APL 1.4 Satélite Geoestacionário

Escola Secundária
D r . F r a n c i sc o
F ern an de s Lop es
APL 1.4 – Satélite geoestacionário
FQ-A
22nov11
Um satélite geoestacionário descreve uma órbita aproximadamente circular à altitude de 35 880km e com
período de 24h, independentemente da sua massa. Pretende-se confrontar o movimento de um satélite
geoestacionário com o de um corpo que se move com
Movimento Circular Uniforme (MCU).
Objetivo, caracterizar o movimento circular com
velocidade de módulo constante.
QUESTÃO-PROBLEMA
“Será que a velocidade de um satélite depende da
sua massa?”
Fase pré-laboratorial
1. Um carrinho está sobre um gira-discos, que se move com MCU, preso ao eixo central por um
dinamómetro.
a) Considere o movimento do carrinho em torno de eixo central e o movimento de um satélite
geoestacionário em torno do centro da Terra. Que semelhança e diferença há nas forças
resultantes que atuam sobre o carrinho e sobre o satélite?
b) A velocidade de um satélite geoestacionário dependerá da sua massa?
c) Como poderia determinar a frequência de rotação do gira-discos?
d) Como é que, a partir da leitura do dinamómetro, poderia determinar a aceleração do carrinho?
2. Suponha que tem um MCU qualquer.
a) Se a velocidade angular duplicar, e se o raio da trajetória e a massa do corpo forem constantes, o
que acontece à aceleração?
b) Se o raio da trajetória for reduzido para metade e a velocidade angular e a massa do corpo forem
constantes, o que acontece à aceleração?
Prof. Emanuel Bettencourt
Página 1 de 3
Escola Secundária
D r . F r a n c i sc o
F ern an de s Lop es
Fase laboratorial
Faça um esquema da montagem da atividade experimental.
Procedimento experimental
•
Pese a rolha de borracha.
•
Faça passar o fio de nylon através do tubo de plástico.
•
Numa das extremidades, do fio de nylon, prenda a rolha de borracha e na outra extremidade
um corpo metálico, com a massa de 100 g.
•
Marque no fio, com caneta apropriada, um ponto do fio que permita definir um raio de rotação
constante (por exemplo, 1m).
•
Faça rodar o corpo num plano horizontal situado por cima da sua cabeça de forma que o
movimento seja uniforme. Faça rodar a borracha de modo a que a marca existente no fio de
nylon coincida com o bordo inferior/superior do tubo e aí fique o mais imóvel que consigas
(isto é muito importante!).
•
Peça ao colega de grupo que acione o cronómetro e meça o tempo que o corpo demora a
descrever 20 voltas completas.
•
Repita a experiência fazendo variar o raio da trajetória. Faça com que o raio da trajetória seja,
por exemplo, 0,80m;0,90m;1,10m;1,20m;…
•
Repita a experiência para um dos raios escolhidos, mas utilizando um corpo metálico com
diferente massa.
Realize três medições (de modo a minimizar erros experimentais).
Apresente uma tabela com o registo de dados experimentais e as incertezas de leitura associadas retiradas
do material usado.
Fase Pós-laboratorial (Questões)
1. Para cada ensaio, realize os cálculos necessários para caracterizar:
• A velocidade angular e a velocidade linear do corpo;
• A aceleração do movimento.
• A resultante das forças responsável pelo movimento (força centrípeta);
2. Existe alguma relação entre a força centrípeta aplicada na rolha e o peso do corpo metálico?
3. Com base nos resultados obtidos pelos outros grupos, que utilizaram uma rolha de massa diferente, e
para o mesmo raio da trajetória, trace o gráfico da aceleração em função da massa e encontre a linha
que melhor se ajusta ao gráfico. Que conclusão se pode tirar?
4. Quais são as causas de erro que estão inerentes a esta experiência e o que fazer para minimizar os
seus efeitos.
5. O movimento de um satélite geoestacionário tem características definidas: o período é de 24h e a
altitude é de 35 880km. Determine a velocidade do satélite.
Prof. Emanuel Bettencourt
Página 2 de 3
Escola Secundária
D r . F r a n c i sc o
F ern an de s Lop es
Nome: ________________________________________________
Classificação_______________
Nº ____ Turma:______ Data: ___/___/_____
Professor_________________
Prof. Emanuel Bettencourt
Página 3 de 3