APTS Física 1 Etapas 3 E 4

1. OBJETIVO

Elaborar um memorial descritivo de cálculos, envolvendo o voo de um satélite lançado por um veículo de sondagem (VS-40).

1. DESAFIO

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 300 km 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.

Aula-tema: Movimento Retilíneo

Essa etapa é importante para aplicar e compreender o conceito de Movimento uniformemente variado livre da resistência do ar. Simular os movimentos executados quando os corpos estão submetidos a uma aceleração constante igual a 9,8 m/s2. Essa etapa de modelagem do projeto SARA está relacionada aos conceitos de lançamento oblíquo. Ao final, você terá um memorial escritivo de cálculos de todas as etapas do projeto desde o lançamento até o resgate do satélite.

Passo 1 (Equipe)

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.

y = VoT + ½ . gT²

8 = 0.T + ½ . 9,8T²

8 = 9,8T²

2

8 = 4,9T²

Passo 2 (Equipe)

Tomar como base, as informações apresentadas acima e determinar:

1. O tempo de queda de cada soldado.

4,9T² = 8

T² = 8

4,9

T² = 1,63

T = 1,28 s.

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

V = Vo + At

V = 0 + 9,8 . 1,28

V = 12,54 m/s

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

Vy² = Voy² - 2g y

0 = 11025² - 2 . 9,8 y

0 = 121.550625 – 19,6 ?y

19,6 y = 121.550625

y = 121550625

19,6

y = 6.201.562,5 m

3. Passo 3 (Equipe)

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

Tmax = Vo

g

Tmax = 11025

9,8

Tmax = 1.125 s.

Passo 4 (Equipe)

Elaborar um relatório com as informações trabalhadas nessa etapa e entregá-lo ao professor conforme seu planejamento.

ETAPA N°3

Passo – 1 Para efetuar o resgate do Satélite, ao chegar ao local, o avião patrulha lança horizontalmente uma bóia sinalizadora. Considere que o avião está voando a uma velocidade constante de 400 km/h, a uma altitude de 1000 pés acima da superfície da água, calcule o tempo de queda da bóia considerando para a situação g = 9,8 m/s2 e o movimento executado livre da resistência do ar.

Resp.

Y = Yo + Voy – gT²

304,8 = 0 + 0 – 9,8 T²

2

304,8 = - 9,8T²

2

304,8 = -4,9T²

T² = 304,8

4,9

T²= 62,20

T = 7,88 s.

Passo – 2 Com os dados da situação do Passo 1, calcule o alcance horizontal da bóia.

Resp.

X = Xo + Vox . T

X = 0 + 111,1 . 7,88

X = 875.5 m.

Passo – 3 Calcule para a situação apresentada no Passo 1, as componentes de velocidade da bóia ao chegar ao solo.

Resp.

V = 111.1 m/s

1000 pés = 304,8 m

S = 9,8 m/s²

h = VoT - gT²

304,8 =