Uma nave interestelar tem uma massa de 1,20 x 10° kg e está inicialmente em repouso em relação a um sistema estelar. (a) Que aceleração constante é necessária para levar a nave até a velocidade de 0,10c (onde c = 3,0 x 10° m/s é a velocidade da luz) em relação ao sistema estelar em 3,0 dias? (b) Qual é o valor dessa aceleração em unidades de g? (c) Que força é necessária para essa aceleração? (d) Se os motores são desligados quando a velocidade de 0,10c é atingido (fazendo com que a velocidade permaneça constante desse momento em diante), quanto tempo leva a nave (a partir do intante inicial) para viajar 5,0 meses-luz, a distância percorrida pela luz em 5,0 meses?
(a) A questão pede para calcular a aceleração. Vamos lembrar que "c" é a letra que é usada pra se referir à velocidade da luz, no caso 3,0 x 10^8 m/s, e vamos lembrar que: a = Δv/Δt, e que Δv = vf - v0, então
v0 = 0 m/s
vf = 0,10 x (3,0 x 10^8) m/s = 3,0 x 10^8 m/s
Δt = 3 dias = 3 x 24 horas = 3 x 24 x 3600 segundos = 259200 s
Δv = vf - v0 = 3,0 x 10^8 - 0 = 3,8 x 10^7 m/s
a = Δv/Δt = 3,8 x 10^8/259200 = 115.740740741 m/s²
a = 1,16 * 10² m/s²
(b) g é a aceleração da gravidade, aproximadamente 9,8m/s². Quando alguém te pede a aceleração de algo em g's, a pessoa está te perguntando "quantas vezes essa aceleração é maior que a da gravidade?". Portanto é só dividir a aceleração que você tem por 9,8m/s². Então
a = 1,16 x 10^3 m/s² = 1,16 x 10² / 9,8 = 11.8102796674 g
aceleração é aproximadamente 11,8 g's ou 1,18 x 10¹ g
(c) Lembrando que F = m x a, e que já temos a massa e a aceleração. Então é só calcular:
F = m x a = 1,2 x 1,16 x 10² = 1,39 x 10² N (acho que m não é 1,2 x 10^0, confere aí. Em todo o caso, a conta é a mesma)
F = 1,39 x 10³ N
(d) Quando a pessoa diz um ano-luz, por exemplo, ela quer falar sobre a distância que a luz percorre em um ano. Sabendo que v = Δs/Δt, {onde v = velocidade, Δs = distância percorrida, e Δt é o tempo onde isso aconteceu}, conseguimos achar o seguinte:
v = 0,10 c = 0,10 x (velocidade da luz, ou c) = 0,10 x 3,0 x 10^8 = 3,0 x 10^7 m/s
Δt = 5 meses = 5 x 30 dias = 5 x 30 x 24 horas = 5 x 30 x 24 x 3600 segundos = 1,296 x 10^7 s
Sabendo do v e do Δt, conseguimos isolar Δs "jogando" o Δt para o outro lado multiplicando:
Δs = Δt x v = 3,0 x 10^7 x 1,296 x 10^7 = 3,89 x 10^14 metros.
Espero ter ajudado
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