Atps-fisica Etapas 3 a 5 respostas

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ETAPA 3 (tempo para realização: 4 horas) 
 
Aula-tema: Movimento Retilíneo Essa etapa é importante para aplicar e compreender o 
conceito de Movimento uniformemente variado livre da resistência do ar. 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, execute os passos a 
seguir: 
 
Passo 1 (Equipe) Considerar que dois 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. 
Considerar que o helicóptero está com velocidade vertical e horizontal nula em relação ao 
nível da água. Adotando g =9,8 m/s2. 
 
Passo 2 (Equipe) Tomar como base, as informações apresentadas acima e determinar: 1. O 
tempo de queda de cada soldado. 2. A velocidade de cada soldado ao atingir a superfície da 
água, utilizando para isso os dados do passo anterior. 3. 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 à aceleração da gravidade. 
 
Passo 3 (Equipe) Calcular o tempo gasto para o SARA SUBORBITAL atingir a altura máxima. 
 
Passo 4 (Equipe) Elaborar um relatório com as informações trabalhadas nessa etapa e entregá-
lo ao professor conforme seu planejamento. 
 
Resolução: 
 
Passo 01 - Dois 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. 
 
y = VoT + ½ . gT² 
 
8 = 0.T + ½ . 9,8T² 
 
8 = 9,8T²/2 
 
4,9T² = 8 
 
T² = 8 
 
T² = 1,63 
 
T = 1,28 s. 
 
Passo 02.1 – Determine a velocidade de cada soldado ao atingir a superfície da água utilizando 
para isso os dados do passo anterior. 
 
V = Vo + At 
 
V = 0 + 9,8 . 1,28 
 
V = 12,54 m/s 
 
Passo 02.2 - Determine 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. 
 
Vy² = Voy² - 2g y 
 
0 = 11025² - 2 . 9,8 y 
 
0 = 121.550625 – 19,6 ?y 
 
19,6 y = 121.550625 
 
y = 121550625/ 19,6 
 
y = 6.201.562,5 m 
 
Passo 03 - Calcule o tempo gasto para o SARA SUBORBITAL atingir a altura 
 
máxima. 
 
Tmax = Vo/g 
 
Tmax = 11025/9,8 
 
Tmax = 1.125 s. 
 
Passo 04 - Passo 4 (Equipe) Elaborar um relatório com as informações trabalhadas nessa etapa 
e entregá-lo ao professor conforme seu planejamento. 
 
Considerando que os dois soldados foram lançados de uma mesma altura e uma velocidade 
vertical e horizontal nula em relação ao nível da água os valores dos passos 1 e 2 da etapa são 
iguais, uma vez que não foi informada a massa dos soldados, podendo então assim alterar o 
tempo de queda e velocidade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ETAPA 4 (tempo para realização: 4 horas) 
 
Aula-tema: Movimento em Duas e Três Dimensões. Essa atividade é importante para 
compreender 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. Para realizá-la, 
execute os passos a seguir: 
 
Passo 1 (Equipe) Ler o texto e considerar o cenário apresentado a seguir. Para efetuar o 
resgate do Satélite, ao chegar ao local, o avião patrulha lança horizontalmente uma bóia 
sinalizadora. Considerar que o avião está voando a uma velocidade constante de 400 km/h, a 
uma altitude de 1000 pés acima da superfície da água, calcular o tempo de queda da boia, 
considerando para a situação g = 9,8 m/s2 e o movimento executado livre da resistência do ar. 
 
Passo 2 (Equipe) Considerar os dados da situação do Passo 1 e calcular o alcance horizontal da 
boia. 
 
Passo 3 (Equipe) 1. 2. Calcular para a situação apresentada no Passo 1, as componentes de 
velocidade da boia ao chegar ao solo. Determinar a velocidade resultante da boia ao chegar à 
superfície da água. 
 
Passo 4 (Equipe) Elaborar um relatório com as informações trabalhadas nessa etapa e entregá-
lo ao professor conforme seu planejamento. 
 
Resolução: 
 
Passo 01 - Para 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. 
 
Y = Yo + Voy – gT² 
 
304,8 = 0 + 0 – 9,8 T²/2 
 
304,8 = - 9,8T²/2 
 
304,8 = -4,9T² 
 
T² = 304,8/4,9 
 
T²= 62,20 
 
T = 7,88 s. 
 
 
 
 
 
Passo 02 - Com os dados da situação do Passo 1, calcule o alcance horizontal da bóia. 
 
X = Xo + Vox . T 
 
X = 0 + 111,1 . 7,88 
 
X = 875.5 m. 
 
Passo 03.1 - Calcule para a situação apresentada no Passo 1, as componentes de velocidade da 
bóia ao chegar ao solo. 
 
V = 111.1 m/s 
 
1000 pés = 304,8 m 
 
S = 9,8 m/s² 
 
h = VoT - gT² 
 
304,8 = 0 – 9,8T²/2 
 
304,8 = - 4,9T² 
 
T² = 304,8/4,9 
 
T² = 62,20 
 
T = 7,88 s. 
 
Passo 03.2 - Determine a velocidade resultante da bóia ao chegar à superfície da água. 
 
(77,32)² + (111,1)² = V² 
 
V² = 12345,432 + 5978,3824 
 
V² = 18323,814 
 
V² = 135.36 m/s 
 
Passo 04 - (Equipe) Elaborar um relatório com as informações trabalhadas nessa etapa e 
entregá-lo ao professor conforme seu planejamento. 
 
Os cálculos feitos nesta etapa consideraram um lançamento horizontal onde a massa ao cair 
ou ser jogada não faz curva, alterando assim a distância percorrida. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ETAPA 5 (tempo para realização: 4 horas) 
 
Aula-tema: Movimento em Duas e Três Dimensões. Essa atividade é importante para 
compreender 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. Para realizá-la, 
executar os passos a seguir. 
 
Passo 1 (Equipe) Verificar que antes 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. Adotar uma inclinação na plataforma de lançamento de 30º em relação à horizontal e 
o alcance máximo de 338 km. Determinar a velocidade inicial de lançamento. 
 
Passo 2 (Equipe) Fazer as atividades solicitadas a seguir. 1. Determinar as componentes da 
velocidade vetorial de impacto na água para a situação analisada no passo anterior. 2. Fazer 
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, aceleraçãopara o caso em que o foguete 
está livre da resistência do ar e submetido à aceleração da gravidade 9,8 m/s2. Adotar os 
dados apresentados no passo anterior. Para uma melhor distribuição dos dados, escolher o 
ponto de lançamento, o vértice, o pouso e dois pontos intermediários a mesma altura no eixo 
y. 
 
Passo 3 (Equipe) Reunir-se em grupo de no máximo 6 pessoas, discutir e relatar sobre as 
implicações sociais para o Brasil, como um dos poucos países do mundo a dominar a 
tecnologia de lançamento de satélite. 
 
 Passo 4 (Equipe) Elaborar um relatório com as informações trabalhadas nessa etapa e 
entregá-lo ao professor conforme seu planejamento. 
 
Resolução: 
 
Passo 01 - Antes 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. 
 
X = Xo + gT 
 
0 = 1382,9 – 9,8T 
 
9,8T = 1382,9 
 
T = 1382,9/ 9,8 
 
T = 141,112 s. 
 
 
 
Vy = Vyo² + 2g?x 
 
0 = (Vyo)² + 2 . (9,8) . 9757,2 
 
Vyo² = 1912415,12 
 
Vyo = 1382,9 m/s 
 
V = Vx² + Vy² 
 
V = 1912415,12 + 5737222,6 
 
V = 2765 m/s. 
 
Passo 02.1 - Determine as componentes da velocidade vetorial de impacto na água para a 
situação analisada no passo 5. 
 
V = (2395,25î + 1382,9j) m/s 
 
Passo 02.2 - Faça 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 à 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 03 – Em um 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. 
 
O Brasil como um dos poucos países a dominar a tecnologia de lançamento de satélite possui 
duas bases de lançamento a CLA (Centro de Lançamento de Alcântara) e a CLBI (Centro de 
Lançamento da Barreira do Inferno). Tendo o poder de ajudar países, que possuem ou não 
bases de lançamentos, a lançar foguetes de meteorologia, e outros, para a previsão do tempo. 
Saber o tempo, previamente, ajuda na aviação e na agricultura. Prevenindo acidentes aéreos e 
enchentes em plantações. 
 
Influência na geração de empregos, de técnicos e engenheiros. Apesar do Brasil ser um dos 
únicos a dominar essa tecnologia, ela ainda é precária, por falta de investimentos do governo e 
pessoas especializadas. De acordo com o presidente de Alcântara ainda são necessários 600 
profissionais para cobrir a demanda, às vezes é necessário conseguir equipamento do exterior 
para os lançamentos, e os poucos que trabalham estão perto de se aposentarem e 
consequentemente levar o conhecimento e experiência adquiridos durante o trabalho. 
 
Passo 4 (Equipe) Elaborar um relatório com as informações trabalhadas nessa etapa e entregá-
lo ao professor conforme seu planejamento. 
 
Foi possível observar que o Brasil precisa evoluir na questão discutida pois tanto mão de obra 
qualificada quanto material necessário para a execução dessa tarefa anda é um item escasso, e 
não somente como uma mão-de-obra experiente que daqui alguns anos já terá se aposentado, 
nos fazendo refletir sobre o que seria melhor? Essa mão de obra continuar trabalhando ou 
preparar novas mentes dispostas a sugar o conhecimento necessário para realizar cada vez 
mais um trabalho com excelência.