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Enunciado

Física - Young and Freedman - Vol 2- Ed: 12º - Capítulo 17.Problemas - Ex. 95

Uma nave espacial feira de alumínio descreve uma trajetória circular em torno da Terra com uma velocidade de 7700 m/s. a) Determine a razão entre sua energia cinética e a energia necessária paraelevar sua temperatura de 0   ° ∁ até 600   ° ∁ . (O ponto de fusão do alumínio é igual a 660   ° ∁ . Suponha que o calor especifico seja constante e igual a 910 J / k g ⋅ K .) b) Com base na sua resposta, discuta o que ocorre quando uma nave espacial tripulada reentra na atmosfera terrestre.

Passo 1

  1. Vamos calcular K / Q . Não conhecemos a massa m da espaçonave, mas ela se divide da proporção.

    2. A energia cinética é

    K = 1 2 m v 2

    O calor necessário para elevar sua temperatura em 600   ° C (mas não para derreter) é

    Q   =   m c Δ T

    Passo 2

    A proporção é:

    K Q = 1 2 m v 2 m c ∆ T = v 2 2 c ∆ T = ( 7700 m / s ) 2 2 ⋅ ( 910 J / k g ⋅ K ) ( 600   ° C ) = 54,3

    Passo 3

  2. O calor gerado quando o trabalho de atrito (devido à força de atrito exercida pelo ar) remove a energia cinética da sonda durante a reentrada é muito grande e pode derreter a sonda. Veículos espaciais tripulados deve ter escudos térmicos feitos com materiais de temperatura de fusão muito alta e a reentrada deve ser feita lentamente.

Resposta

  1. 54,3
  2. Discutido no passo 3.
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