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Satélites geoestacionários orbitam a Terra com o mesmo período de rotação do planeta (24h). Calcule qual deve ser a altura de um satélite geoestaci...

Satélites geoestacionários orbitam a Terra com o mesmo período de rotação do planeta (24h). Calcule qual deve ser a altura de um satélite geoestacionário de massa m. A altura da órbita depende da massa do satélite?

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2 pág.

Fenômenos Mecânicos Universidade Federal do ABCUniversidade Federal do ABC

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Sim, a altura da órbita de um satélite geoestacionário depende da massa do satélite. No entanto, a massa do satélite não é o fator determinante para a altura da órbita, mas sim a força gravitacional exercida pela Terra sobre o satélite. Para calcular a altura da órbita de um satélite geoestacionário, podemos utilizar a seguinte fórmula: h = (R * (1 - e^2)) / (1 + m/M) Onde: - h é a altura da órbita em relação à superfície da Terra - R é o raio da Terra (aproximadamente 6.371 km) - e é a excentricidade da órbita (para uma órbita geoestacionária, e = 0) - m é a massa do satélite - M é a massa da Terra (aproximadamente 5,97 x 10^24 kg) Substituindo os valores na fórmula, temos: h = (6371 * (1 - 0^2)) / (1 + m/5,97 x 10^24) Como queremos que a órbita seja geoestacionária, o período de rotação do satélite deve ser igual ao período de rotação da Terra, ou seja, 24 horas. Isso significa que a velocidade orbital do satélite deve ser igual à velocidade angular da Terra, que é de aproximadamente 7,27 x 10^-5 rad/s. Podemos calcular a velocidade orbital do satélite utilizando a seguinte fórmula: v = (2 * pi * R) / T Onde: - v é a velocidade orbital - T é o período orbital (24 horas) - pi é a constante matemática pi (aproximadamente 3,14) Substituindo os valores na fórmula, temos: v = (2 * 3,14 * 6371) / (24 * 3600) v = 3,07 km/s A força gravitacional exercida pela Terra sobre o satélite deve ser igual à força centrípeta necessária para mantê-lo em órbita. Podemos calcular a força centrípeta utilizando a seguinte fórmula: F = (m * v^2) / r Onde: - F é a força centrípeta - m é a massa do satélite - v é a velocidade orbital - r é a distância entre o centro da Terra e o centro do satélite (que é igual à soma do raio da Terra com a altura da órbita) Igualando a força gravitacional à força centrípeta, temos: G * m * M / r^2 = (m * v^2) / r Onde: - G é a constante gravitacional (aproximadamente 6,67 x 10^-11 Nm^2/kg^2) Isolando r na equação, temos: r = (G * M * T^2 / (4 * pi^2))^(1/3) Substituindo os valores na equação, temos: r = (6,67 x 10^-11 * 5,97 x 10^24 * (24 x 3600)^2 / (4 * 3,14^2))^(1/3) r = 42164 km A altura da órbita é igual a r - R, ou seja: h = 42164 - 6371 h = 35793 km Portanto, a altura da órbita de um satélite geoestacionário é de aproximadamente 35793 km, independentemente da massa do satélite.

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