ATPS FISICA

Etapa 1

Passo 1 (Equipe) Realize a conversão da altura máxima 300 km (apogeu) baseado nasinformações acima para a unidade pés (Consulte uma tabela para fazer essa conversão).

(1) Resposta: Segundo tabelas 1 Km equivale a 3,048 pés. Assim temos: 3,048 x 300 = 914,4 pés R: 300 Km equivalem a914,4 pés.

Passo 2 (Equipe) Segundo informações do projeto amerissagem na água (pouso). Será a 100 km da cidade de Parnaíba. Faça a conversão da distancia para milhas náuticas.

Resposta: Segundo tabelas de conversões internationais 1 milha náutica equivale a 1852 metros (1,852 Km). Assim temos: 100 Km _______ x 1,852 Km _______ 1 milha náutica 1,852 Km . x = 100 km. Milha Náutica X = 100 /1,852 = 53,99 milhas náuticas R: 100 Km equivalem a aproximadamente 54 milhas náuticas.

Passo 3 (Equipe) Faça uma leitura do texto apresentado em: http://www.defesabr.com/Tecno/tecno_SARA.htm -acesso em 20 de dezembro de 2009

O projeto SARA e os Hipersônicos” (Resumo)

O textodemonstra introdução sobre o projeto que visa a objetivos com termos uma plataforma orbital para a realização de experimentos em ambiente de microgravidade. Mas ainda visa desenvolver estruturas quepossam suportar o severo ambiente de reentrada na atmosfera terrestre sem serem destruídos pelo calor. O texto especifica também outros aspectos como (VEÍCULOS HIPERSÔNICOS , RECUPERAÇÃO DAS NAVES,MUITAS SARAS, PLATAFORMA INDUSTRIAL ORBITAL,) .

Fontes & Link: Inovação Tecnológica - SARA - Satélite Brasileiro Será Laboratório Espacial e Fará Testes Hipersônicos

IAE - Projeto SARA

BlogDefesa BR:

Satélite Brasileiro Será Laboratório Espacial e Fará Testes

Hipersônicos

Etapa 1 (Equipe)

Passo 4 (equipe)

Considerar que a operação de resgate será coordenada a partir cidade de Parnaíba, a 100 km 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 300km\h e a segunda metade a400km\h . Determine a velocidade média em todo o trecho. (o mapa apresentado na figura 6 a seguir para ilustração).

v1 = 300km/h v2 = 400km/h

d1 = 50 km d2 = 50 km

Vm1= 50 – 0 / 300 – 0

Vm1= 50 / 300 Vm1 = 0,166 km/h

Vm2= 100 – 50 / 400-0

Vm2= 50 / 400

Vm2= 0,125 km/h

∆t = 0,166 + 0,125

∆t = 0,291 km/h

Vm = 100-0 / 0,291-0

Vm = 100 / 0,291

Vm = 343,64 km/h

ETAPA 2

passo1 (Equipe)

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 Parnaíbadistante 100 km do ponto de impacto.

RESPOSTAS t = 100km / 400km/h = 0,25horas . 60 = 15minutos

Considerar também que um helicóptero de apoio será utilizado na missão para monitorar o resgate. Essehelicóptero 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.

RESPOSTAS t = 100km / 200km/h =0,5horas . 60 = 30minutos

∆t = 30 – 15 = 15minutos

R.: A diferença de tempo é de 15 minutos.

Etapa 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: 300000 km/s). Alcântara – ponto de impacto 338 km Parnaíba – ponto de impacto 100 km São José dos Campos – ponto de impacto 3000 km

A) Vm = (s/(t ↔ 300.000Km/s = 338Km/(t t=338/300,000 T= 1,12 . 10 ³ s

B) Vm = s/t ↔ 300.000Km/s = 100Km/t t=100/300,000 T= 3,33. 10¹ s

C) Vm = s/t ↔ 300.000Km/s = 3000Km/t t=3000/300,000 T= 0,01 s

PASSO 3

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 = Mach1= 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. 1 March = 1225 km/h V = 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 A = 2214155,7393 m/s2 21852,62646 vezes maior que a da gravidade. Comparação = 2214155,7393 = Gravidade = 9,8

3. Calcular o tempo gasto nesse trajeto de reentrada, adotando os dados dos passos anteriores. T= 0,01h ou 36s A = V (T – T0) = (V – V0) T =30625 – 22222 T= A 770960,6615

Passo 4

Passo 4 (Equipe)

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

Os cálculos feitos nesta etapa consideraram um lançamento horizontal onde a massa ao cair

ou ser jogada não faz curva, alterando assim a distância percorrida.

Essa etapa é importante para aplicar e compreender o conceito de Movimento uniformemente variado livre da resistência do ar. Simular os movimentos executadosquando 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 memorialdescritivo de cálculos de todas as etapas do projeto desde o lançamento até o resgate do satélite.

Para realizá-la, execute os passos a seguir:

ETAPA 3

Passo 1 (Equipe)Considerar que dois soldados da equipe de resgate, ao chegar ao local da queda do satélite ao verificar sua localização saltam ao lado do objeto de uma altura de 8m. Considerar que o helicóptero está comvelocidade vertical e horizontal nula em relação ao nível da água. Adotando g =9,8 m/s2.

Passo 2 (Equipe)

Tomar como base, as informações apresentadas acima e determinar:

1. O tempo de quedade cada soldado.

Resposta:

S = S+V0t+gt²/2

∆S = 9,8t²/2

∆S = 9,8t²/2

8 = 4.9t²

t = 1,27s

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

Resposta:

V = V0+gt

V = 9,8.(1,27)

V = 12,446 m/s

3. Qual seria a altura máxima alcançada pelo SARA SUBORBITAL, considerando que o mesmo foi lançado com uma velocidadeinicial de Mach 9 livre da resistência do ar e submetido somente à aceleração da gravidade.

Resposta:

Mach 9 = 3062,61m

S = S+V0t+gt²/2

H=3062,61.(312,5)-(9,8).312,522

H=478550m

PASSO 4

Passo 1 - Ler o texto e considerar o cenário apresentado a seguir. Para efetuar oresgate 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 1000pés 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.

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.

X = Xo +Vox . T

X = 0 + 111,1 . 7,88

X = 875.5 m.

Passo 3

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

V = 111.1m/s

1000 pés = 304,8 m

S = 9,8 m/s²

h = VoT - gT²

304,8 = 0 – 9,8T²/2

304,8 = - 4,9T²

T² = 304,8/4,9

T² = 62,20

T = 7,88 s.

2. Determinar a velocidade resultante da boia aochegar à superfície da água.

(77,32)² + (111,1)² = V²

V² = 5978,3824+12343,21

V² = 18321,5924

V = 135.36 m/s

PASSO 4

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

conforme seu planejamento.

Foi possível observar que o Brasil precisa evoluir na questão discutida pois tanto mão de obra qualificada quanto material necessário para a execução dessa tarefa anda é um item escasso, e não somente como uma mão-de-obra experiente que daqui alguns anos já terá se aposentado, nos fazendo refletir sobre o que seria melhor? Essa mão de obra continuar trabalhando ou preparar novas mentes dispostas a sugar o conhecimento necessário para realizar cada vez mais um trabalho com excelência.

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.

Resposta:

Convertendo:

338km

→

A=(Vo².sena2)/9,8

338000=9,8=Vo².0,5.2

3.312.400=Vo².1

V=√3.312.400

V=1.820 m/s

Velocidade inicial será de 1.820 m/s

Passo 2

1

Passo 01 - Antes do lançamento real do SARA SUBORBITAL, alguns testes e simulações deverãoser feitos. Para uma situação ideal livre da resistência do ar, vamos considerar a trajetóriaparabólica como num lançamento oblíquo e a aceleração constante igual a g. Adote umainclinação na plataforma de lançamento de 30º em relação à horizontal e o alcance máximo de338 km. Determine a velocidade inicial de lançamento.X = Xo + gT0 = 1382,9

–

9,8T

9,8T = 1382,9T = 1382,9/ 9,8T = 141,112 s.Vy = Vyo² + 2g?x0 = (Vyo)² + 2 . (9,8) . 9757,2Vyo² = 1912415,12Vyo = 1382,9 m/sV = Vx² + Vy²V = 1912415,12 + 5737222,6V = 2765 m/s.

2