FAMEMA 2018 — questão 36 de Física

Gabarito BGravitação — satélite geoestacionário (velocidade orbital no MCU)Prova II · Versão 1
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 36 de Física do FAMEMA 2018

Enunciado em texto

A figura representa um satélite geoestacionário em movimento circular e uniforme a uma distância (d) da superfície da Terra. A trajetória desse satélite está contida no plano equatorial terrestre e seu período de translação é igual ao de rotação da Terra, cerca de 24h.

[Figura: a Terra no centro, com raio R indicado do centro até a superfície; em volta, a órbita circular do satélite. Uma linha tracejada liga o centro da Terra ao “Satélite”, e as cotas mostram R (do centro à superfície) seguido de d (da superfície ao satélite). No satélite, uma seta v tangente à órbita.]

Considerando que o raio equatorial da Terra mede R e adotando π = 3, a velocidade orbital desse satélite é de

(A) 3(R+d)4\dfrac{3(R + d)}{4}

(B) (R+d)4\dfrac{(R + d)}{4}

(C) 2(R+d)3\dfrac{2(R + d)}{3}

(D) (R+d)12\dfrac{(R + d)}{12}

(E) (R+d)8\dfrac{(R + d)}{8}

(Enunciado e figura: Vestibular FAMEMA 2018, Prova II — Famema/Vunesp.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade de Medicina de Marília (Famema) e à Fundação VUNESP.

Resolução comentada

O que a questão pede: a velocidade do satélite em sua órbita, em função de R e d.

Passo 1 — o raio da órbita. O satélite gira em torno do centro da Terra, não da superfície. O raio da órbita é o raio da Terra mais a altitude:

r=R+dr = R + d

Passo 2 — a velocidade no MCU. Em uma volta, o satélite percorre o comprimento da circunferência, 2πr2\pi r, num período T = 24 h:

v=2π (R+d)T=2×3 (R+d)24v = \frac{2\pi\,(R + d)}{T} = \frac{2 \times 3\,(R + d)}{24}

v=6 (R+d)24=(R+d)4v = \frac{6\,(R + d)}{24} = \frac{(R + d)}{4}

Como T está em horas, essa velocidade sai na unidade de comprimento de R e d por hora (por exemplo, km/h se R e d estiverem em km).

⚠️ A armadilha: esquecer o 2 de 2πr2\pi r e usar só πr\pi r: 3(R+d)/24=(R+d)/83(R + d)/24 = (R + d)/8, a alternativa E. Outro erro é usar só d como raio, mas aí nenhuma alternativa serve: a figura deixa claro que o raio da órbita é R + d.

A ideia em uma frase: no movimento circular uniforme, v = 2πr/T, com r medido a partir do centro da Terra.

Resposta: alternativa B ((R + d)/4).

Vídeo em breve

A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.

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