Questão Q1801

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Ano: 2007Instituição: OBA (Olimpíada Brasileira de Astronomia)Classe: Nível IIIMatéria: AstronomiaAssunto: Fundamentos e Conceitos, Foguetes

A figura abaixo ilustra a trajetória e as etapas de vôo de um foguete de sondagem. Os foguetes de sondagem têm a missão de levar uma carga-útil até uma altitude requerida, ou prover uma certa permanência acima de determinada altitude. Os foguetes de sondagem após atingirem uma altitude máxima retornam à superfície da Terra, graças ao efeito da gravidade. É algo similar ao arremesso de uma pedra que, jogada para cima, retorna à superfície. No caso da pedra, o impulso é aplicado pela mão daquele que a arremessa. No caso do foguete, o impulso é fornecido pela propulsão do motor do foguete. Consumido o combustível, o motor do foguete é desacoplado, caindo no mar, situação esta representada pelo ponto B da figura abaixo. O que resta do foguete (carga-útil) continua subindo, mas vai tendo sua velocidade reduzida até atingir a altitude de 407 km. Este instante do vôo denomina-se apogeu. A gravidade está presente durante todo o vôo. Abaixo dos 90 km de altitude, a atmosfera terrestre oferece resistência à subida do foguete. O mesmo ocorre na descida da carga-útil. Se você, em um dia de ventos fortes, já tentou andar contra o vento, você já sentiu essa resistência. Acima de 90 km considera-se a existência de vácuo, sendo nula a resistência da atmosfera. A figura abaixo mostra os principais eventos do vôo de um foguete de sondagem.

Para cada trecho da trajetória de voo mostrada na figura, analise se as afirmações sobre as forças que atuam sobre o foguete (propulsão, resistência da atmosfera e gravidade) são Verdadeiras (V) ou Falsas (F).

Trecho A → B: A principal força atuando para acelerar o foguete para cima é a propulsão, que é forte o suficiente para vencer a resistência da atmosfera e a gravidade, que atuam em sentido contrário.
Trecho B → C: A carga-útil continua a subir devido à inércia do movimento, mas a gravidade e a resistência da atmosfera agem contra o movimento, causando sua desaceleração.
Trecho C → D: A carga-útil começa a descer após atingir o apogeu e, como a altitude é maior que 90 km, a resistência da atmosfera é desprezível e a gravidade se torna a única força significativa a atuar sobre ela.
Trecho D → E: No início da descida, a gravidade é a única força relevante, mas à medida que a carga-útil reentra nas camadas mais densas da atmosfera, a resistência da atmosfera passa a ser uma força importante para reduzir a sua velocidade.