Ano 2023#gravitacao#orbitas#velocidade-de-escape#mecanica-celeste

Sobre o tema

A velocidade de escape é um conceito fundamental em mecânica celeste, representando a velocidade mínima necessária para um objeto deixar a influência gravitacional de um corpo massivo sem propulsão adicional. Para uma órbita circular estável, a velocidade orbital é determinada pelo equilíbrio entre a força centrípeta e a força gravitacional. A diferença entre essas velocidades é importante para manobras de satélites, como a inserção em órbitas de transferência. Neste problema do IME, calculamos a diferença entre a velocidade de escape e a velocidade orbital circular, usando a constante gravitacional G, a massa M do planeta e o raio r da órbita. A expressão resultante envolve raiz de GM/r, e o valor aproximado é obtido com a raiz de 2 igual a 1,41.

Tópicos relacionados

  • Velocidade orbital circular
  • Velocidade de escape
  • Lei da Gravitação Universal
  • Força centrípeta em órbitas
  • Manobras de satélites

Enunciado

Um satelite artificial move-se por uma orbita aproximadamente circular estavel em torno de um planeta. Posteriormente, o satelite acelera ate a velocidade de escape do campo gravitacional em que se encontra devido ao impulso recebido pela ejecao de gases. Dados: constante universal da gravitacao G; raio da orbita circular estavel original do satelite r; massa do planeta M; sqrt(2) aprox 1,41. A diferenca entre o modulo da velocidade de escape do satelite e o modulo da sua velocidade na orbita estavel original e de aproximadamente:

Alternativas

  • A)

    0,59*sqrt(GM/r)

  • B)

    1,41*sqrt(GM/r)

  • C)

    0,41*sqrt(GM/r)

  • D)

    2,41*sqrt(GM/r)

  • E)

    2,82*sqrt(GM/r)

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Perguntas frequentes

O que é velocidade de escape?

É a menor velocidade que um objeto precisa ter para escapar do campo gravitacional de um corpo celeste, sem propulsão adicional. Depende da massa e do raio do corpo.

Como se calcula a velocidade orbital circular?

Para uma órbita circular estável, a velocidade orbital é v = sqrt(GM/r), onde G é a constante gravitacional, M a massa do planeta e r o raio da órbita.

Por que a velocidade de escape é maior que a velocidade orbital?

A velocidade orbital mantém o satélite em trajetória fechada; já a velocidade de escape fornece energia cinética suficiente para vencer a energia potencial gravitacional, sendo sqrt(2) vezes maior que a orbital.

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