Ano 2021avancado#ime#cfg#fase1#objetiva#2021#fisica#engenharia

Sobre o tema

Esta questão aborda colisões inelásticas entre planetas e as consequências orbitais no contexto da mecânica celeste. Compreender a conservação do momento linear e a energia orbital é essencial para prever o movimento resultante. A análise envolve a aplicação da lei da gravitação universal de Newton e das leis de Kepler, especialmente a terceira lei, que relaciona o período orbital ao semi-eixo maior. Este problema é comum em concursos de engenharia e física, como o IME, e testa a capacidade de integrar conceitos de dinâmica e gravitação.

Tópicos relacionados

  • Leis de Kepler e órbitas elípticas
  • Conservação do momento linear em colisões
  • Energia orbital e semi-eixo maior
  • Velocidade orbital no afélio e periélio
  • Colisão perfeitamente inelástica

Enunciado

: 0,25

Um planeta P1 foi arremessado de sua �rbita original O1 ao redor de sua estrela S1 no Sistema Solar

1 e desde ent�o vaga pelo Universo com velocidade constante v1. Em um determinado momento,

ao passar pelo Sistema Solar 2, P1 se choca frontalmente com um planeta P2, que se encontra
no af�lio de sua �rbita O2 em torno de sua �nica estrela, S2. O choque entre os dois planetas �
perfeitamente inel�stico e resulta na cria��o de um novo planeta P3.

Dados:

� m�dulo da velocidade tangencial de P2 no af�lio de O2: v2;
� m�dulo da velocidade de P1: v1 = 3v2;

� massa de P1 = 10-8 x massa da estrela S2; e
� massa de P2 = massa de P1.

Sobre a �rbita O3 de P3 em torno de S2, � verdadeiro afirmar que:

(A) o per�odo de sua �rbita O3 � igual ao da �rbita O2 de P2.
(B) o per�odo de sua �rbita O3 � maior que o da �rbita O2 de P2.
(C) o per�odo de sua �rbita O3 � menor que o da �rbita O2 de P2.
(D) n�o haver� �rbita O3, pois o planeta P3 ir� de encontro � estrela S2.
(E) n�o haver� �rbita O3, pois o planeta P3 escapar� de sua �rbita em torno de S2.

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Perguntas frequentes

O que determina o período orbital de um planeta?

O período orbital depende do semi-eixo maior da órbita, conforme a terceira lei de Kepler: T² ∝ a³.

Como a colisão afeta a energia orbital?

A energia total do sistema é conservada, mas parte da energia cinética pode ser dissipada em colisões inelásticas. No entanto, a energia orbital específica (por unidade de massa) pode permanecer constante se as massas e velocidades forem adequadas.

O que é o afélio de uma órbita?

O afélio é o ponto da órbita de um corpo celeste mais distante do corpo central. Nele, a velocidade orbital é mínima e a energia potencial é máxima.