Na madrugada de 11 de março de 1978, partes de um foguete soviético reentraram na atmosfera acima da cidade do Rio de Janeiro e caíram no Oceano Atlântico. Foi um belo espetáculo, os inúmeros fragmentos entrando em ignição devido ao atrito com a atmosfera brilharam intensamente, enquanto “cortavam o céu”. Mas se a reentrada tivesse acontecido alguns minutos depois, teríamos uma tragédia, pois a queda seria na área urbana do Rio de Janeiro e não no oceano.
De acordo com os fatos relatados, a velocidade angular do foguete em relação à Terra no ponto de reentrada era
A) igual à da Terra e no mesmo sentido.
B) superior à da Terra e no mesmo sentido.
C) inferior à da Terra e no sentido oposto.
D) igual à da Terra e no sentido oposto.
E) superior à da Terra e no sentido oposto.
Resolução em Texto
Matérias Necessárias para a Solução da Questão:
- Mecânica, Cinemática Rotacional, Referencial Inercial.
Nível da Questão: Médio.
Gabarito: Alternativa B (Velocidade angular superior à da Terra e no mesmo sentido).
Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
📌 Comando da questão:
A questão descreve a reentrada de um foguete na atmosfera terrestre e a observação de seus fragmentos brilhando no céu devido ao atrito com o ar. Com base na posição onde os fragmentos caíram, devemos determinar a velocidade angular do foguete em relação à Terra no momento da reentrada.
Palavras-chave:
- Velocidade angular (ω).
- Sentido de rotação da Terra.
- Reentrada atmosférica.
- Ponto de impacto dos fragmentos.
📌 Objetivo:
Determinar se a velocidade angular do foguete (ωf) era maior, menor ou igual à da Terra (ωT), e verificar se ele girava no mesmo sentido ou no sentido oposto.
⚠ Dica Geral:
O movimento dos fragmentos depende da velocidade angular inicial e da resistência do ar. Se os destroços caíram à direita do ponto inicial, significa que estavam girando mais rápido que a Terra.
Passo 2: Explicação de Conceitos Necessários
🔹 1. O que é Velocidade Angular (ω)?
A velocidade angular mede a rapidez com que um objeto gira em torno de um eixo. No caso da Terra, todos os pontos próximos à sua superfície giram com a mesma velocidade angular (ωT), mas com velocidades lineares diferentes dependendo da latitude.
🔹 2. Referencial e Movimento Relativo
✔ O foguete estava inicialmente acompanhando a rotação da Terra antes de ser lançado.
✔ No espaço, a velocidade angular do foguete pode mudar devido a variações de força e aceleração.
✔ No momento da reentrada, os fragmentos não estavam mais sob controle ativo, então seu ponto de impacto pode indicar sua velocidade angular.
🔹 3. Efeito da Reentrada Atmosférica
✔ Se os fragmentos caíssem exatamente no Rio de Janeiro, sua velocidade angular seria igual à da Terra.
✔ Como caíram à direita do ponto de reentrada, significa que estavam girando mais rápido que a Terra.
✔ Isso indica que a velocidade angular do foguete (ωf) era maior que a da Terra (ωT).
Passo 3: Tradução e Interpretação do Texto
Resumo da Situação:
- O foguete reentrou na atmosfera acima do Rio de Janeiro.
- Se tivesse entrado alguns minutos depois, teria caído na cidade.
- No entanto, caiu à direita do Rio de Janeiro no Oceano Atlântico.
📌 Conclusão Parcial:
✔ Como a Terra gira para leste, a posição final dos destroços indica que o foguete estava se movendo com velocidade angular maior que a da Terra e no mesmo sentido.
Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio e Cálculos
1. Movimento de Rotação da Terra
✔ A Terra tem velocidade angular ωT constante e gira no sentido oeste-leste.
2. Velocidade Angular do Foguete na Reentrada
✔ Se os fragmentos caíssem exatamente no Rio de Janeiro, teriam a mesma velocidade angular da Terra.
✔ Como caíram à direita, significa que possuíam uma velocidade angular maior.
3. Conclusão da Análise
✔ O foguete estava girando com ωf > ωT (mais rápido que a Terra).
✔ O movimento era no mesmo sentido da rotação da Terra.
Passo 5: Análise das Alternativas e Resolução
✅Alternativa Correta – B) Superior à da Terra e no mesmo sentido:
O foguete girava mais rápido que a Terra (ωf > ωT).
O movimento era no mesmo sentido da rotação terrestre.
❌ Alternativa A) Igual à da Terra e no mesmo sentido:
- Errado! Se a velocidade angular fosse igual à da Terra, os fragmentos teriam caído exatamente no Rio de Janeiro, e não deslocados para a direita.
❌ Alternativa C) Inferior à da Terra e no sentido oposto:
- Errado! Se a velocidade angular fosse menor ou no sentido oposto, os fragmentos teriam caído para a esquerda do ponto de reentrada.
❌ Alternativa D) Igual à da Terra e no sentido oposto:
- Errado! O foguete estava girando no mesmo sentido da Terra.
❌ Alternativa E) Superior à da Terra e no sentido oposto:
- Errado! O foguete não estava girando contra a rotação da Terra, mas sim no mesmo sentido.
⚠ Dica Geral:
Se um objeto tem maior velocidade angular que a Terra, ele se adianta no movimento. Se for menor, ele fica para trás.
Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
📌 Conclusão:
- O foguete tinha velocidade angular superior à da Terra no momento da reentrada.
- Como a queda ocorreu à direita do ponto de reentrada, isso confirma que o foguete estava girando no mesmo sentido da Terra.
- Alternativa correta: B.
🔍 Resumo Final:
✔ O foguete, ao reentrar na atmosfera, manteve uma velocidade angular maior que a da Terra.
✔ Como resultado, os fragmentos caíram mais à direita do ponto de reentrada, confirmando que ωf > ωT.
✔ Alternativa correta: B.
