(UNICAMP - 2021 - 1ª Fase - 2º dia de aplicação)
Uma cápsula destinada a levar astronautas à Estação Espacial Internacional (ISS) tem massa m = 7500 kg , incluindo as massas dos próprios astronautas. A cápsula é impulsionada até a órbita da ISS por um foguete lançador e por propulsores próprios para os ajustes finais. O aumento da energia potencial gravitacional devido ao deslocamento da cápsula desde a superfície da Terra até a aproximação com a ISS é dado por ΔU = 3,0x1010 J . A velocidade da ISS é vISS ≈ 8000 m/s. A velocidade inicial da cápsula em razão do movimento de rotação da Terra pode ser desprezada. Sem levar em conta a energia perdida pelo atrito com o ar durante o lançamento, pode-se dizer que o trabalho realizado pelo foguete e pelos propulsores sobre a cápsula é de
2,1x1011 J.
2,4x1011 J.
2,7x1011 J.
5,1x1011 J.
Gabarito:
2,7x1011 J.
O trabalho realizado é igual à variação da energia mecânica.
Desse modo temos a soma do aumento na energia potencial gravitacional, que foi dada no enunciado, com o aumento na energia cinética pois a cápsula sai do repouso até chegar na mesma velocidade da ISS.
A variação da energia cinética é igual à energia cinética final da cápsula.
EKf = 7,5*103*(8*103)2/2.
EKf = 32*7,5109
EKf = 16*15*109 = 24*1010 J.
Somando com a variação da energia potencial temos um trabalho total:
W = (24 + 3)*1010 = 2,7*1011 J.