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Questão 19

UNICAMP 2014
Física

“As denúncias de violação de telefonemas e transmissão de dados de empresas e cidadãos brasileiros serviram para reforçar a tese das Forças Armadas da necessidade de o Brasil dispor de seu próprio satélite geoestacionário de comunicação militar” (O Estado de São Paulo, 15/07/2013). Uma órbita geoestacionária é caracterizada por estar no plano equatorial terrestre, sendo que o satélite que a executa está sempre acima do mesmo ponto no equador da superfície terrestre. Considere que a órbita geoestacionária tem um raio r = 42000 km.

a) Calcule a aceleração centrípeta de um satélite em órbita circular geoestacionária.

b) A energia mecânica de um satélite de massa m em órbita circular em torno da terra é dada por E = - frac{GMm}{2r}, em que r é o raio da órbita, M = 6×1024 kg é a massa da Terra e G = mathrm{6,!7 	imes 10^{-11} , frac{Nm^2}{kg ^2}}. O raio de órbita de satélites comuns de observação (não geoestacionários) é tipicamente de 7000 km. Calcule a energia adicional necessária para colocar um satélite de 200 kg de massa em uma órbita geoestacionária, em comparação a colocá-lo em uma órbita comum de observação.

Gabarito:

Resolução:

a) 

a=omega^2r=(frac{2pi}{T})^2r=frac{4cdot3^2 4,2cdot 10^7}{(8,64cdot10^4)^2}=0,20m/s^2

b) Na órbita comum:

E_1=-frac{GMm}{2r_1}

Na estacionária:

E_2=-frac{GMm}{2r_2}

E_a=E_2-E_1=frac{GMm}{2}(frac{1}{r_1}-frac{1}{r_2})

Substituindo os valroes, encontra-se E_a=4,8cdot 10^9J

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