Enunciado
Física - Física de Sears & Zemansky: Mecânica Volume 1 - 12ª Edição - Hugh D. Young e Roger A. Freedman- Ed: 12º - Capítulo 10.6 - Ex. 46
Colisão de um asteróide! Suponha que um asteróide se desloque diretamente para o centro da Terra e venha a colidir com o nosso planeta na altura do Equador, penetrando na superfície terrestre. Qual teria de ser a massa desse asteróide em relação à massa M da Terrra, para que o dia ficasse 25% mais longo do que atualmente, em decorrência da colisão? Suponha que o asteróide seja muito pequeno em comparação com a Terra e que a Terra seja homogênea.
Passo 1
Fala galerinha, tudo certo?
Bom... o enunciado fala pra gente supor que um asteroide vai bater bem no centro da Terra e penetrar na superfície.
Queremos saber qual teria de ser a massa desse asteroide em relação à massa M da Terra, para que o dia ficasse 25% mais longo do que atualmente, em decorrência da colisão.
Para a resolução do problema, vamos aplicar a conservação do momento referente ao sistema terra + asteroide.
Onde é o momento angular, é o momento de inércia e é a velocidade angular.
Observação: O momento de inércia da terra será .
Onde é a massa da Terra e é o seu raio.
Passo 2
Para um dia a rotação equivale a:
Onde é o período.
Queremos que o período depois da colisão seja 25% mais longo do que o período antes da colisão
Agora mudando para frequência
Passo 3
O momento angular é dado por
Antes da colisão o sistema da terra possui:
Com a colisão adicionamos a parcela do asteroide ao sistema:
E aí
Fazendo a conservação de momento angular temos:
Cortando , nos dois lados:
Passo 4
Substituindo a relação:
Temos:
Belezinha?
Resposta
Resposta: