Atps Fisica 1

ETAPA 1

Passo 1

Realizar a conversão da altura máxima 300 km (apogeu) baseado nas informações acima para a

unidade pés (Consultar uma tabela para fazer essa conversão).

300 km e o mesmo que -> 300.000m

Resolvendo temos: 300.000m x 3,281 = 984300 pés

Passo 2

Considerar as informações do projeto amerissagem na água (pouso). Será a 100 km da cidade de Parnaíba. Fazer a conversão da distância para milhas náuticas.

100 km = 100.000m x 0,5396 = 53,690 milhas.

Passo 3

Fazer uma leitura do texto “O projeto SARA e os hipersônicos”. Disponível em:

<http://www.defesabr.com/Tecno/tecno_SARA.htm>. Acesso em: 28 mar. 2012.

Passo 4

Considerar que a operação de resgate será coordenada a partir da cidade de Parnaíba, a 100km do local da amerissagem. Supondo que um avião decole do aeroporto de Parnaíba, realizar 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. Determinar a velocidade média em todo o trecho. (O mapa apresentado na figura 6 a seguir é apenas para ilustração).

Distância = 100 km

V1 = 50 km

300 km/h

V2 = 50 km

400 km/h

Vm 1 = Δs

Δt

300 = 50

Δt

∆t.300= 50

∆t = 50

300

∆t = 0,1667 h

Vm2 = Δs

Δt

400 = 50

Δt

∆t.400= 50

∆t = 50

400

∆t = 0,1250 h

Vm = Δs

Δx

Vm = 100 km/h

(0,1667 + 0,1250)

Vm = 342,817 km/h

ETAPA 2

Passo 1

Considerar que um avião de patrulha marítimo P-95 “Bandeirulha”, fabricado pela EMBRAER,

pode desenvolver uma velocidade média de 400 km/h. Calcular o tempo gasto por ele para

chegar ao pondo de amerissagem, supondo que ele decole de Parnaíba distante 100 km do ponto de impacto.

Δt = Δs

Vm

Δt = 100

400

Δt = 0,25 h . 60

Δt = 15 minutos.

Considerar também que 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, calcular a diferença de tempo gasto

pelo avião e pelo helicóptero.

Δt = Δs

Vm

Δt = 100 km

200 km/h

Δt = 0,50 h . 60 = 30 minutos

Diferença de tempo gasto avião/helicóptero.

Δt = 15 – 30

Δt = 15 minutos

Passo 2

Considerar que no momento da amerissagem, o satélite envia um sinal elétrico, que é captado

por sensores localizados em três pontos mostrados na tabela. Considerando esse sinal viajando a velocidade da luz, determinar 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

Alcântara – ponto de impacto 338 km

Δt = 338

300.000

Δt = 1,1266 seg.

Parnaíba – ponto de impacto 100 km

Δt = 100

300.000

Δt = 0,3333 seg.

São José dos Campos – ponto de impacto 3000 km

Δt = 3.000

300.000

Δt = 10 seg.

Passo 3

Calcular:

1. 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. Considerar seu movimento um MUV. Dado: velocidade do som =Mach

1= 1225 km/h.

1 Mach = 1225 km/h 1225------- 1 x = 1225 . 9 x = 11025 km/h

X --------- 9

V = S T = 300 T = 0,027 h

T 11025

S = S0 + V0.T + 1/2A(T)2 300 = 0+ 0(0,027210884) + ½ a(0,027)2

300 = 0,729. 10-3a

2

a = 600 a= 823,04. 10³ km/h²

0,729. 10-3

A = V1 –V0A = V1V1 = A .T1

T1 – T0 T1 V1 =823,04. 10³ . 0,027

V1 = 22222 km/h

2. 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.

Comparar essa aceleração com a aceleração da gravidade cujo valor é de 9,8 m/s2.

.

Resposta:

1 March = 1225 km/h

25 March = 30625 km/h X = 288 km

25 March = V V0 = 22222 km/h

V2 = V02 + 2A(X – X0)

306252 = 222222 + 2A(288 – 0)

937890625 = 493817284 + 576A

576A = 937890625 – 493817284

A = 444073341

576

A = 770960,6615 km/h2

Se 1 m/s²= 12960 km/h² Então temos que:

A = 770960,6615 km/h2

12960

A= 59,48 m/s²

Como pedido iremos comparar essa aceleração com a aceleração da gravidade

59,48 => vezes maior que a da gravidade.

Comparação=> 9,8

Esta equação e igual a:

6,06 vezes a aceleração da gravidade

3. Calcular o tempo gasto nesse trajeto de reentrada, adotando os dados dos passos anteriores

Resposta:

V= Vo +at

30625=22222+770960.t

-770960.t = 30625-22222

-770960.t = 8403

T = 8403

770960

T= 010899 Horas

Na convenção moderna uma hora é equivalente á 60 minutos ou 3600 segundos. Isso é aproximadamente 1/24 de um dia da Terra. Sendo assim convertendo T=010899 horas em segundos temos:

T= 39,23 segundos “tempo gasto nesse trajeto de reentrada”.

Conclusão

Analisamos que a velocidade final adquirida pela Sara Suborbital foi de 22222 km/h, e que a sua aceleração adquirida em sua trajetória de reentrada na troposfera foi de exatos 59,48 m/s², com base em sua velocidade de reentrada na troposfera podemos afirmar que o seu tempo gasto nesta reentrada foi de 39,23 segundos.

Passo 4

Elaborar um relatório com as informações trabalhadas nessa etapa e entregá-lo ao professor

conforme seu planejamento.

ETAPA 3

Passo 1

Considerar que dois soldados da equipe de resgate, ao chegar ao local da queda do satélite e ao verificar sua localização saltam ao lado do objeto de uma altura de 8m. Considerar que o

helicóptero está com velocidade vertical e horizontal nula em relação ao nível da água.

Adotando g =9,8 m/s2.

Passo 2

Tomar como base, as informações apresentadas acima e determinar:

1. O tempo de queda de cada soldado.

2. A velocidade de cada soldado ao atingir a superfície da água, utilizando para isso os dados

do passo anterior.

3. Qual seria a altura máxima alcançada pelo SARA SUBORBITAL, considerando que o mesmo

foi lançado com uma velocidade inicial de Mach 9 livre da resistência do ar e submetido

somente à aceleração da gravidade

Passo 3

Calcular o tempo gasto para o SARA SUBORBITAL atingir a altura máxima.

Passo 4

Elaborar um relatório com as informações trabalhadas nessa etapa e entregá-lo ao professor

conforme seu planejamento.

ETAPA 4

Passo 1

Ler o texto e considerar o cenário apresentado a seguir.

Para efetuar o resgate do Satélite, ao chegar ao local, o avião patrulha lança

horizontalmente uma bóia sinalizadora. Considerar que o avião está voando a uma velocidade

constante de 400 km/h, a uma altitude de 1000 pés acima da superfície da água, calcular o

tempo de queda da boia, considerando para a situação g = 9,8 m/s2 e o movimento executado

livre da resistência do ar.

Passo 2

Considerar os dados da situação do Passo 1 e calcular o alcance horizontal da bóia

Passo 3

1. Calcular para a situação apresentada no Passo 1, as componentes de velocidade da boia ao

chegar ao solo.

2. Determinar a velocidade resultante da boia ao chegar à superfície da água.

Passo 4

Elaborar um relatório com as informações trabalhadas nessa etapa e entregá-lo ao professor

conforme seu planejamento.

ETAPA 5

Passo 1

Verificar que antes do lançamento real do SARA SUBORBITAL, alguns testes e simulações

deverão ser feitos. Para uma situação ideal livre da resistência do ar, vamos considerar a

trajetória parabólica como num lançamento oblíquo e a aceleração constante igual a g. Adotar

uma inclinação na plataforma de lançamento de 30º em relação à horizontal e o alcance máximo de 338 km. Determinar a velocidade inicial de lançamento.

Passo 2

Fazer as atividades solicitadas a seguir.

1. Determinar as componentes da velocidade vetorial de impacto na água para a situação

analisada no passo anterior.

2. Fazer um esboço em duas dimensões (x-y) do movimento parabólico executado pelo satélite

desde seu lançamento até o pouso, mostrando em 5 pontos principais da trajetória as

seguintes características modeladas como:

Posição, velocidade, aceleração para o caso em que o foguete está livre da resistência do

ar e submetido à aceleração da gravidade 9,8 m/s2. Adotar os dados apresentados no

passo anterior. Para uma melhor distribuição dos dados, escolher o ponto de

lançamento, o vértice, o pouso e dois pontos intermediários a mesma altura no eixo y.

Passo 3

Reunirse em grupo de no máximo 6 pessoas, discutir e relatar sobre as implicações sociais para o Brasil, como um dos poucos países do mundo a dominar a tecnologia de lançamento de satélite.

Passo 4

Elaborar um relatório com as informações trabalhadas nessa etapa e entregá-lo ao professor

conforme seu planejamento.

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