Ano 2022#physics

Sobre o tema

A mecânica orbital é fundamental para entender missões espaciais como a Apollo 11, que levou o primeiro homem à Lua. Enquanto Armstrong e Aldrin desceram à superfície, Michael Collins permaneceu em órbita lunar no Módulo de Comando Columbia. Em órbitas circulares, a força gravitacional atua como força centrípeta, mantendo o satélite em movimento. O período orbital é o tempo para completar uma volta e pode ser calculado a partir da velocidade orbital e da aceleração da gravidade local. Este conceito é essencial em física e engenharia aeroespacial, relacionando forças, movimento circular e leis de Kepler.

Tópicos relacionados

  • Órbita circular e força centrípeta
  • Período orbital
  • Leis de Kepler
  • Missão Apollo 11
  • Aceleração gravitacional em órbitas

Enunciado

USE O TEXTO A SEGUIR PARA RESPONDER À QUESTÃO
Em abril de 2021 faleceu o astronauta norte-americano
Michael Collins, integrante da missão Apolo 11, que levou
o primeiro homem à Lua. Enquanto os dois outros
astronautas da missão, Neil Armstrong e Buzz Aldrin,
desceram até a superfície lunar, Collins permaneceu em
órbita lunar pilotando o Módulo de Comando Columbia.
A órbita do Columbia era aproximadamente circular, e o
módulo da aceleração gravitacional na órbita era
g_orb =1,4m/s^2. A força resultante centrípeta é desempenhada pela força gravitacional exercida pela Lua,
ou seja, F_cp = m_columbia g_orb . Sendo o módulo da velocidade do Columbia v =1600m/s,qual foi aproximadamente o
período T da órbita?

Alternativas

  • A)

    T = 20 min.

  • B)

    T = 2,0 h.

  • C)

    T = 3,0 h.

  • D)

    T = 4,0 h.

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Perguntas frequentes

O que é a força centrípeta em uma órbita?

Em uma órbita circular, a força centrípeta é a força resultante que mantém o objeto em trajetória curva. Nos satélites naturais ou artificiais, ela é fornecida pela atração gravitacional entre o corpo central e o satélite.

Como calcular o período orbital a partir da velocidade e aceleração gravitacional?

Para uma órbita circular, a aceleração centrípeta é v²/r e iguala a aceleração gravitacional g_orb. Assim, r = v²/g_orb. O período T = 2πr/v, então T = 2πv/g_orb.

Por que Michael Collins permaneceu em órbita da Lua durante a Apollo 11?

Enquanto o módulo lunar pousava, o Módulo de Comando Columbia permanecia em órbita para garantir o retorno dos astronautas. Isso permitiu que Collins coletasse dados e mantivesse o veículo pronto para o encontro e o regresso à Terra.

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