UEM 2018 (Inverno) — questão 37 de Física

Gabarito 23Ondas — GPS: ondas de rádio, satélites e cálculo de distância pelo tempo do sinalVestibular de Inverno · Conhecimentos Gerais (somatória)
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 37 de Física do UEM 2018 (Inverno)

Enunciado em texto

O Sistema de Posicionamento Global – GPS (Global Positioning System) é um sistema composto por um conjunto de satélites artificiais e de dispositivos receptores utilizados na obtenção de localizações precisas sobre a superfície da Terra. Em relação a esse sistema, assinale o que for correto.

(01) Alguns países pertencentes ao BRICS possuem seus próprios sistemas de posicionamento global.

(02) O GPS permite obter informações sobre a latitude, a longitude e a altitude de um determinado local da superfície terrestre.

(04) A troca de informações do GPS ocorre por meio de ondas de rádio, um tipo de onda eletromagnética cuja frequência é menor do que as ondas que se encontram na faixa da luz visível.

(08) O intervalo de tempo necessário para os satélites utilizados no GPS completarem uma volta ao redor da Terra é independente da altura em que se encontram em relação à superfície terrestre.

(16) O cálculo da distância dd entre um satélite do sistema e um receptor na Terra baseia-se na equação c=dΔtc = \frac{d}{\Delta t}, em que cc é a velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas, e Δt\Delta t é o intervalo de tempo que o sinal demora para ir do satélite ao receptor.

(Enunciado: Vestibular UEM 2018 (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 o GPS, com parte de Geografia e parte de Física.

(01) Verdadeira. Do BRICS (Brasil, Rússia, Índia, China e África do Sul), a Rússia tem o GLONASS, a China o BeiDou e a Índia o NavIC (regional).

(02) Verdadeira. Com sinais de pelo menos quatro satélites, o receptor determina sua posição em três dimensões: latitude, longitude e altitude (e ainda acerta o relógio).

(04) Verdadeira. Os sinais do GPS são ondas de rádio (micro-ondas na faixa de 1,2 a 1,6 GHz), de frequência muito menor que a da luz visível (cerca de 101410^{14} a 101510^{15} Hz).

(08) Falsa. Pela terceira lei de Kepler, T2T^2 é proporcional a r3r^3: quanto mais alto o satélite, maior o período. Os satélites GPS, a cerca de 20 200 km de altitude, dão uma volta em cerca de 12 horas.

(16) Verdadeira. O sinal viaja à velocidade da luz: medindo o tempo de trânsito, o receptor calcula d=c Δtd = c\,\Delta t para cada satélite e, cruzando as distâncias, encontra sua posição.

⚠️ A armadilha: a (08). O período de um satélite depende do raio da órbita; só é “independente” da massa do satélite.

A ideia em uma frase: o GPS mede o tempo que ondas de rádio, à velocidade da luz, levam de cada satélite ao receptor, e transforma esses tempos em distâncias.

Resposta: soma 23 (01 + 02 + 04 + 16).

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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