ATPS FISICA - Bimestre 2.docx

ATPS – Atividades Práticas Supervisionadas

2º bimestre

FÍSICA

Faculdade Anhanguera

Ribeirão Preto - 31/05/2010

Professor Luis Gustavo Franco

AlunosRA Nome e-mail

1072131850 Max Augusto Ribeiro Pereira [email protected] Mayra Julia Gaspar Alves [email protected] Paulo Roberto Ribeiro Pavanin [email protected] Washington da Silva Cicilini [email protected]

ATPS – FÍSICA – SEGUNDO DESAFIO – BIMESTRE 2 Página 1

mailto:[email protected]

SumárioDESAFIO 2........................................................................................................................3

ETAPA 1...........................................................................................................................3

PASSOS............................................................................................................................4

Passo 1.........................................................................................................................4

Passo 2.........................................................................................................................5

Passo 3.........................................................................................................................5

Passo 4.........................................................................................................................6

ETAPA 2...........................................................................................................................7

PASSOS............................................................................................................................7

Passo 1.........................................................................................................................7

Passo 2.........................................................................................................................8

Passo 3.........................................................................................................................9

Passo 4.......................................................................................................................10

Passo 5.......................................................................................................................10

Passo 7.......................................................................................................................11

Passo 8.......................................................................................................................12

Passo 9.......................................................................................................................13


DESAFIO 2

Ao final do desafio, você terá simulado as etapas do lançamento e resgate do satélite, desprezando a resistência do ar e fazendo uso dos conhecimentos desenvolvidos em

Física I. O desafio compreendido em duas etapas apresentará ao seu final um memorial descritivo de todos os cálculos envolvidos no projeto.

Instalações do complexo de lançamento Inspeção da base de lançamento

Você poderá consultar mais sobre o CLA em: www.cla.aer.mil.br/

ETAPA 1

Aula-tema: Movimento uniformemente variado e lançamento de projéteis

Esta etapa é importante para que você aplique e compreenda o conceito de Movimento uniformemente variado livre da resistência do ar. Você irá simular os movimentos executados quando os corpos estão submetidos a uma aceleração constante igual a 9,8 m/s2.

Essa etapa de modelagem do projeto SARA está relacionada aos conceitos de lançamento oblíquo. Ao final, você terá um memorial descritivo de cálculos de todas as etapas do projeto desde o lançamento até o resgate do satélite.

Para realizá-la, é importante seguir os passos descritos. As atividades abaixo são individuais.


http://www.cla.aer.mil.br/

PASSOS

Passo 1Dois soldados da equipe de resgate, ao chegar ao local da queda do

satélite e ao verificar sua localização saltam ao lado do objeto de uma altura de 8m. Considere que o helicóptero está com velocidade vertical e horizontal nula em relação ao nível da água.

Adotando g =9,8 m/s2, Determine o tempo de queda de cada soldado.

Cálculo:

y-y0 = v0.t+½.g.t²

8-0 = 0.t+½.9,8.t²

8 = 4,9.t²

t² = 8/4,9

t² = 1.63

t =

t = 1.28 s


Passo 2Determine a velocidade de cada soldado ao atingir a superfície da água

utilizando para isso os dados do passo anterior.

Cálculo:

v = v0+.g.t

v = 0+4,9.1,27

v = 12,44 m/s

Passo 3Determine qual seria a altura máxima alcançada pelo SARA

SUBORBITAL considerando que o mesmo foi lançado com uma velocidade inicial de Mach 9 livre da resistência do ar e submetido somente a aceleração da gravidade.

Cálculo:

9 mach = 11.025 Km/h

11.025Km/h ÷ 3,6 = 3062,5 m/s

v = v0+g.t

3062,5 = 0+9,8.t

t = 3062,5/9,8

t = 312,5 s

s = s0+v.t

s = 0+3062,5 . 312,5

s = 957.031,2 m/s


Passo 4 Calcule o tempo gasto para o SARA SUBORBITAL atingir a altura

máxima.

Cálculo:

s = s0+v.t

957.031,2 = 0+3062,5.t

t = 957.031,2/3062,5

t = 312,5 s


ETAPA 2

Aula-tema: Lançamento de Projéteis

Esta atividade é importante para que você compreenda os conceitos de lançamento horizontal e oblíquo. Ao final, você terá um memorial descritivo de cálculos de todas as etapas do projeto desde o lançamento até o resgate do satélite.

Para realizá-la, é importante seguir os passos descritos.

PASSOS

Passo 1Para efetuar o resgate do Satélite, ao chegar ao local, o avião patrulha

lança horizontalmente uma bóia sinalizadora. Considere que o avião está voando a uma velocidade constante de 400 km/h, a uma altitude de 1000 pés acima da superfície da água, calcule o tempo de queda da bóia considerando para a situação g = 9,8 m/s2 e o movimento executado livre da resistência do ar.

Cálculo:

y - y0 = (v0.senӨ).t – ½.g.t²

0-304,8 = (111,11.sen0)t- ½.9,8.t²

-304,8 = -4,9.t²

t² = -304,8/-4,9

t² = 62,2

t =

t = 7,88 s


Passo 2Com os dados da situação do Passo 1, calcule o alcance horizontal da

bóia.

Cálculo:

x - x0 = (v0.cosӨ).t

x - x0 = 111,11. 1. 7,88

x - x0 = 875,54

tan -¹ = x/h

tan -¹ = 875,54/304,8

tan -¹ = 2,8

Ө = 70°

180+70 = 250°

y - y0 = (v0.senӨ).t-½.g.t²

y - y0 = (111,11. sen70).7,88 -½.9,8. 7,88²

y - 304,8 = (111,11. 0,93). 7,88 -4,9. 7,88²

y = 103,33. 7,88-4,9. 62,0+304,8

y = 814,24 - 4,9. 62,09+304,8

y = 814,24 - 304,2+304,8

y = 814,84 m


Passo 3Calcule para a situação apresentada no Passo 1, as componentes de

velocidade da bóia ao chegar ao solo.

Cálculo:

Vx = v0.cosӨ

Vx = 111,11. cos0

Vx = 111,11. 1

Vx = 111,11 m/s

Vy = v0. senӨ - g.t

Vy = 111,1. sen0 – 9,8. 7,88

Vy = -77,22

= (111,11 m/s) î – (77,22 m/s) j


Passo 4Determine a velocidade resultante da bóia ao chegar à superfície da

água.

Cálculo:

V =

V =

V = 135,30 m/s

Passo 5Antes do lançamento real do SARA SUBORBITAL, alguns testes e

simulações deverão ser feitos. Para uma situação ideal livre da resistência do ar, vamos considerar a trajetória parabólica como num lançamento oblíquo e a aceleração constante igual a g. Adote uma inclinação na plataforma de lançamento de 30º em relação à horizontal e o alcance máximo de 338 km. Determine a velocidade inicial de lançamento.

Cálculo:

R = v0²/g. sen2. Ө

338, 000 = v0²/9,8. sen2. 30°

338, 000 = v0²/9,8. sen60°

338, 000 = v0²/9,8. 0,86

v0² = 338, 000. 9,8/0,86

v0² = 3851628

v0 =

v0 = 1962,5 m/s


Passo 7Determine as componentes da velocidade vetorial de impacto na água

para a situação analisada no passo 5.

Cálculo:

Vx = v0. cosӨ

Vx = 1962,5. 1

Vx = 1962,5 m/s

y - y0 = (v0. senӨ).t - ½ .g.t²

338, 000 = -½. 9,8. t²

t² = 338, 000/4,9

t² = 68979,5

t =

t = 262,6 m/s

Vy = v0. senӨ - g.t

Vy = 1962,5. 0 – 9,8. 262,6

Vy = -9,8. 262,6

Vy = -2573,8 /s

= (1962,5 m/s) î + (-2573,8 m/s) j


Passo 8Faça um esboço em duas dimensões (x-y) do movimento parabólico

executado pelo satélite desde seu lançamento até o pouso, mostrando em 5 pontos principais da trajetória as seguintes características modeladas como:

Posição, velocidade, aceleração para o caso em que o foguete está livre da resistência do ar e submetido a aceleração da gravidade 9,8 m/s2.Adote os dados do Passo 5. Para uma melhor distribuição dos dados, escolha o ponto de lançamento o vértice o pouso e dois pontos intermediários a mesma altura no eixo y.


Passo 9Em grupo de no máximo 6 pessoas, discuta sobre as implicações sociais

para o Brasil, como um dos poucos países do mundo a dominar a tecnologia de lançamento de satélite.

Resposta:

Como implicações que tornaram o Brasil um dos países com pouco domínio em tecnologia de satélites podem citar o custo que é gerado para o desenvolvimento, testes e lançamentos dos equipamentos. Segundo notícias postadas na internet, outro fato impede o desenvolvimento da tecnologia, o programa espacial consegue uma área para a sua instalação.

Outra notícia para o avanço desta tecnologia é que foi criada uma aliança entre a agência espacial brasileira (AEB) e a agência ucraniana para o desenvolvimento de novas tecnologias de lançamentos e monitoramento de satélites.


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