Post on 25-Oct-2015
Um satélite geoestacionário descreve uma órbita aproximadamente circular à altitude de 35 880km e com período de 24h, independentemente da sua massa. Pretende-se confrontar o movimento de um satélite geoestacionário com o de um corpo que se move com Movimento Circular Uniforme (MCU). Objetivo, caracterizar o movimento circular com velocidade de módulo constante.
QUESTÃO-PROBLEMA
“Será que a velocidade de um satélite depende da sua massa?”
Fase pré-laboratorial
1. Um carrinho está sobre um gira-discos, que se move com MCU, preso ao eixo central por um dinamómetro.
a) Considere o movimento do carrinho em torno de eixo central e o movimento de um satélite geoestacionário em torno do centro da Terra. Que semelhança e diferença há nas forças resultantes que atuam sobre o carrinho e sobre o satélite?
b) A velocidade de um satélite geoestacionário dependerá da sua massa?
c) Como poderia determinar a frequência de rotação do gira-discos?
d) Como é que, a partir da leitura do dinamómetro, poderia determinar a aceleração do carrinho?
2. Suponha que tem um MCU qualquer.
a) Se a velocidade angular duplicar, e se o raio da trajetória e a massa do corpo forem constantes, o que acontece à aceleração?
b) Se o raio da trajetória for reduzido para metade e a velocidade angular e a massa do corpo forem constantes, o que acontece à aceleração?
APL 1.4 – Satélite geoestacionário FQ-A
Faça um esquema da montagem da atividade experimental.
Procedimento experimental
• Pese a rolha de borracha.
• Faça passar o fio de nylon através do tubo de plástico.
• Numa das extremidades, do fio de nylon, prenda a rolha de borracha e na outra extremidade um corpo metálico, com a massa de 100 g.
• Marque no fio, com caneta apropriada, um ponto do fio que permita definir um raio de rotação constante (por exemplo, 1m).
• Faça rodar o corpo num plano horizontal situado por cima da sua cabeça de forma que o movimento seja uniforme. Faça rodar a borracha de modo a que a marca existente no fio de nylon coincida com o bordo inferior/superior do tubo e aí fique o mais imóvel que consigas
(isto é muito importante!).
• Peça ao colega de grupo que acione o cronómetro e meça o tempo que o corpo demora a descrever 20 voltas completas.
• Repita a experiência fazendo variar o raio da trajetória. Faça com que o raio da trajetória seja, por exemplo, 0,80m;0,90m;1,10m;1,20m;…
• Repita a experiência para um dos raios escolhidos, mas utilizando um corpo metálico com diferente massa.
Realize três medições (de modo a minimizar erros experimentais).
Apresente uma tabela com o registo de dados experimentais e as incertezas de leitura associadas retiradas do material usado.
Fase Pós-laboratorial (Questões)
1. Para cada ensaio, realize os cálculos necessários para caracterizar: • A velocidade angular e a velocidade linear do corpo; • A aceleração do movimento. • A resultante das forças responsável pelo movimento (força centrípeta);
2. Existe alguma relação entre a força centrípeta aplicada na rolha e o peso do corpo metálico?
3. Com base nos resultados obtidos pelos outros grupos, que utilizaram uma rolha de massa diferente, e para o mesmo raio da trajetória, trace o gráfico da aceleração em função da massa e encontre a linha que melhor se ajusta ao gráfico. Que conclusão se pode tirar?
4. Quais são as causas de erro que estão inerentes a esta experiência e o que fazer para minimizar os seus efeitos.
5. O movimento de um satélite geoestacionário tem características definidas: o período é de 24h e a altitude é de 35 880km. Determine a velocidade do satélite.