UEM 2014 (Inverno) — questão 37 de Física
Enunciado em texto
A equação da reação química exotérmica entre a metil-hidrazina e o tetróxido de dinitrogênio (exposta abaixo) descreve a queima de um combustível líquido utilizado em foguetes aeroespaciais. A esse respeito, assinale a(s) alternativa(s) correta(s).
(01) O movimento de subida de um foguete espacial é gerado pela expansão de gases e pode ser explicado pela Terceira Lei de Newton.
(02) As quantidades de combustível necessárias para um mesmo foguete alcançar a altura de 300 km, decolando da superfície da Terra ou da superfície da Lua, são idênticas.
(04) Considerando-se a lei de conservação de massas em uma reação química, sabe-se que x + y = z + g + k.
(08) Os motores, ou propulsores, do foguete, por onde são expelidos os gases gerados na queima do combustível, são móveis, pois servem para direcionar a subida do foguete, sendo esse processo de direcionamento fundamentado na Segunda Lei de Newton.
(16) Toda energia armazenada quimicamente na metil-hidrazina e no tetróxido de dinitrogênio é convertida em energia cinética e potencial do foguete.
(Enunciado: Vestibular UEM 2014 (Inverno) — UEM/CVU.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual de Maringá (UEM), Comissão Central do Vestibular Unificado (CVU).
Resolução comentada
O que a questão pede: julgar afirmações sobre a propulsão de foguetes e a reação do combustível (Física com Química).
(01) Verdadeira. O foguete empurra os gases da queima para trás (ação) e os gases empurram o foguete para a frente (reação). É a terceira lei, e por isso o foguete funciona até no vácuo, sem ar para “se apoiar”.
(02) Falsa. A gravidade na Lua é cerca de 1/6 da terrestre e não há atmosfera: subir 300 km a partir da Lua exige muito menos energia, e muito menos combustível.
(04) Falsa. A conservação da massa vale para a massa total e para os átomos de cada elemento, não para a soma dos coeficientes. Balanceando ():
Aí , mas .
(08) Verdadeira. Girando os bocais, muda-se a direção da força de empuxo sobre o foguete e, com ela, a força resultante. Pela segunda lei, , a aceleração passa a ter a direção da nova resultante, e a trajetória se curva para onde se quer.
(16) Falsa. Nenhuma conversão de energia é total: boa parte da energia química vai para a energia cinética e térmica dos gases expelidos, e ainda há perdas por atrito com o ar e por aquecimento.
Atenção: a (08) junta duas leis. O empuxo existe por causa da terceira lei (os gases empurram o foguete), e o efeito de mudar a direção desse empuxo (mudar a aceleração) é a segunda lei. A frase atribui o direcionamento à segunda lei, e isso está correto.
⚠️ A armadilha: na (04), somar coeficientes como se fossem massas. Quem se conserva são os átomos (e a massa total), não o número de moléculas.
A ideia em uma frase: o foguete sobe pela ação e reação com os gases expelidos, e a direção do empuxo decide a direção da aceleração.
Resposta: soma 09 (01 + 08).
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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