Fisica 1

Sumário

* Introdução 3

* Etapa 1 4

* Etapa 2 5

* Etapa 3 7

* Etapa 4 9

* Etapa 5 11

* Conclusão 13

* Bibliografia 14

Introdução

Ao final do desafio o aluno irá entregar um memorial descritivo de cálculos envolvendo o vôo de um satélite lançado por um veículo de sondagem (VS-40) e do seu projeto. Este desafio é baseado no projeto SARA (Satélite de Reentrada Atmosférica) desenvolvido no instituto de aeronáutica e espaço em São José dos Campos destinado a operar em órbita baixa, circular, a 300km de altitude. O projeto ainda se encontra em fase inicial denominado SARA SUBORBITAL em que seus subsistemas serão verificados em voo. Os principais cálculos a serem realizados, mostrarão resultados envolvendo algumas grandezas físicas como: Medição, velocidade média, aceleração e equações do movimento.

Etapa 1

Passo 1

Realize a conversão da altura máxima 300 Km (apogeu) baseado nas informações acima para a unidade pés.

Resp.: 300.000 m X 0,304 m = 91.200 pés

Passo 2

Segundo informações do projeto amerissagem na água (pouso). Será a 100 Km da cidade de Parnaíba. Faça a conversão da distancia para milhas náuticas.

Resp.: 1 Km = Milhas Náuticas

100 X 1,853 = 185,3 milhas náuticas

Passo 4

Segundo informações, a operação de resgate será coordenada a partir da cidade de Parnaíba, a 100 km do local da amerissagem. Suponha que um avião decole do aeroporto de Parnaíba erealize a viagem em duas etapas, sendo a metade 50 km a uma velocidade de 300 km/h e a segunda metade a 400 km/h. Determine a velocidade média em todo o trecho. (O mapa abaixo é apenas para ilustração).

VM = ∆x / ∆T

∆x = X2 – X1 => ∆x = 100 – 0 = 100 => ∆x = 100

50 km / 300 km/h = 0,166 h

50 km / 400 km/h = 0,125 h

0,166 + 0,125 = 0,291 h

VM = 100 / 0,291 => VM = 343,64 km/h

Etapa 2

Passo 1.1

Um avião de patrulha marítimo P-95 “Bandeirulha”, fabricado pela EMBRAER, pode desenvolver uma velocidade média de 400 km/h. Calcule o tempo gasto por ele para chegar ao pondo de amerissagem, supondo que ele decole de Parnaíba distante 100 km do ponto de impacto.

VM = ∆x / ∆T

∆T = ∆x / VM

∆T = 100 / 400 => ∆T = 0,25 h => ∆T = 15 min

Passo 1.2

Um helicóptero de apoio será utilizado na missão para monitorar o resgate. Esse helicóptero UH-1H-Iroquois desenvolve uma velocidade de 200 km/h. Supondo que ele tenha partido da cidade de Parnaíba, calcule a diferença de tempo gasto pelo avião e pelo helicóptero

∆T = 100 / 200 => ∆T = 0,5 h => ∆T = 30 min

R: O Helicóptero chegará 15 min após o avião P-95.

Passo 2

No momento da amerissagem, o satélite envia um sinal elétrico, que é captado por sensores localizados em três pontos mostrados na tabela. Considerando este sinal viajando a velocidade da luz, determine o tempo gasto para ser captado nas localidades mostradas na tabela. (Dado: velocidade da luz: 300.000 km/s) Alcântara – ponto de impacto 338 km Parnaíba – ponto de impacto 100 km São José dos Campos – ponto de impacto 3000 km Passo 8 - Calcule a velocidade final adquirida pelo Sara suborbital, que atingirá uma velocidade média de Mach 9, ou seja, nove vezes a velocidade do som, partindo do repouso até a sua altura máxima de 300 km. Considere seu movimento um MUV. Dado:velocidade do som =Mach 1= 1225 km/h

Alcântara: 338 km / 3X10 km/s = 0,001126 s

Parnaíba: 100 km / 3X10 km/s = 0,000333 s

São José dos Campos / 3X10 km/s = 0,01 s

Passo 3.1

Calcule a velocidade final adquirida pelo Sara suborbital, que atingirá uma velocidade média de Mach 9, ou seja, nove vezes a velocidade do som, partindo do repouso até a sua altura máxima de 300 km. Considere seu movimento um MUV. Dado:velocidade do som =Mach 1= 1225 km/h

Resp. :

Match9 = 1225 X9

Match9 = 11025 km/h

Passo 3.2

Calcule a aceleração adquirida pelo SARA SUBORBITAL na trajetória de reentrada na troposfera, onde o satélite percorre 288 km aumentando sua velocidade da máxima atingida na subida calculada no passo anterior para Mach 25, ou vinte e cinco vezes a velocidade do som. Compare essa aceleração com a aceleração da gravidade cujo valor é de 9,8 m/s2.

Resp.: V² = Vo² + 2 . a . ∆x

(30625 km/h)²