Estudos apontam que o meteorito que atingiu o céu da Rússia em fevereiro de 2013 liberou uma energia equivalente a 500 quilotoneladas de TNT (trinitrotolueno), cerca de 30 vezes mais forte que a bomba atômica lançada pelos Estados Unidos em Hiroshima, no Japão, em 1945. Os cálculos estimam que o meteorito estava a 19 quilômetros por segundo no momento em que atingiu a atmosfera e que seu brilho era 30 vezes mais intenso do que o brilho do Sol.
A energia liberada pelo meteorito ao entrar na atmosfera terrestre é proveniente, principalmente,
A) da queima de combustíveis contidos no meteorito.
B) de reações nucleares semelhantes às que ocorrem no Sol.
C) da energia cinética associada à grande velocidade do meteorito.
D) de reações semelhantes às que ocorrem em explosões nucleares.
E) da queima da grande quantidade de trinitrotolueno presente no meteorito.
Resolução em texto
Matérias Necessárias para a Solução da Questão: Física (Energia Cinética, Meteoritos), Astronomia
Nível da Questão: Médio
Gabarito: C
Tema/Objetivo Geral: Demonstrar que a enorme energia liberada pelo meteorito ao entrar na atmosfera terrestre decorre, principalmente, de sua altíssima velocidade (energia cinética), convertida em calor e luz durante a frenagem brusca.
Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
📌 Retomada do Comando:
O enunciado informa sobre um meteorito que entrou na atmosfera da Rússia em 2013, liberando energia equivalente a 500 quilotoneladas de TNT, 30 vezes mais do que a bomba atômica de Hiroshima. Destaca-se que o meteorito viajava a 19 km/s e seu brilho chegou a ser 30 vezes mais intenso que o do Sol. Pergunta-se de onde vem a energia liberada.
🔹 Explicação Detalhada:
- As opções envolvem “queima de combustíveis”, “reações nucleares”, “energia cinética pela grande velocidade”, “explosões nucleares” e “trinitrotolueno (TNT) presente no meteorito”.
- Com base no conhecimento de Física, meteoritos não contêm TNT nem executam reações nucleares típicas. A energia advém essencialmente da conversão de energia cinética em calor, luz e onda de choque quando o meteorito desacelera drasticamente na atmosfera.
📌 Identificação de Palavras-Chave:
- “500 quilotoneladas de TNT”
- “19 quilômetros por segundo”
- “30 vezes mais intenso que o Sol”
📌 Definição do Objetivo:
Demonstrar que a energia provém principalmente da energia cinética associada à alta velocidade do meteorito ao entrar na atmosfera.
“Agora que o comando foi analisado e o objetivo definido, vamos abordar os conceitos e conteúdos necessários.”
Passo 2: Explicação de Conceitos Necessários
📌 Conceitos Teóricos Essenciais:
- Energia Cinética (EC):
- EC = ½ m v², onde m é a massa e v é a velocidade.
- Quando um objeto em alta velocidade sofre desaceleração ou colisão, sua energia cinética pode ser convertida em calor, luz, som, etc.
- Meteoritos e Atmosfera:
- Ao entrar na atmosfera, um meteorito enfrenta resistência do ar, gerando intenso atrito e aquecimento.
- A maior parte da energia dissipada (explosão, luz, onda de choque) vem da conversão dessa energia cinética em calor, radiação e fragmentação do corpo.
- Rejeição de Outras Hipóteses:
- Meteoritos não contêm TNT.
- Eles não realizam reações nucleares como as bombas atômicas.
- O brilho intenso e a liberação de energia não se devem à “queima de combustíveis” como num foguete, mas sim ao aquecimento por compressão e atrito no ar.
📌 Definições Importantes:
- A alta velocidade do meteorito (19 km/s) implica imensa energia cinética que é subitamente convertida em outras formas de energia quando interage com a atmosfera.
“Com os conceitos bem estabelecidos, vamos agora interpretar o texto da questão.”
Passo 3: Tradução e Interpretação do Texto
📌 Análise do Contexto:
- O meteorito tem velocidade altíssima (19 km/s).
- Liberou energia colossal (500 quilotoneladas de TNT equivalente).
- Isso sugere que, ao frear abruptamente na atmosfera, a energia cinética foi convertida em calor e onda de choque, causando a explosão observada.
📌 Identificação de Frases-Chave:
- “…energia equivalente a 500 quilotoneladas de TNT…”
- “…19 quilômetros por segundo…”
- “…brilho 30 vezes mais intenso que o do Sol…”
📌 Relação com o Conteúdo de Física:
- A energia cinética de um objeto em movimento rápido é enorme e, ao interagir com a atmosfera, essa energia é liberada em forma de calor, luz e explosões.
“Agora que o texto foi interpretado, vamos desenvolver o raciocínio e, se necessário, explicações técnicas para a resolução completa.”
Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio
📌 Resolução Detalhada:
- Velocidade Elevada → Alta Energia Cinética:
- Com v = 19 km/s, a EC = ½ m v². Mesmo para um objeto de massa relativamente modesta, essa energia é gigantesca.
- Conversão de Energia Cinética em Outras Formas:
- Ao penetrar a atmosfera, o meteorito sofre atrito e compressão do ar, gerando calor extremo, vaporização parcial e ondas de choque.
- Esse processo libera energia sob forma de luz intensa, calor, som e onda de choque (explosão).
- Exclusão de Outras Opções:
- Não há “queima de combustíveis” como em um motor.
- Não há reações nucleares como no Sol ou bombas atômicas.
- Não há TNT no meteorito.
📌 Explicação da Lógica Física:
- O meteorito age como um projétil em alta velocidade, e a maior parte da energia liberada na explosão vem de sua energia cinética sendo dissipada.
“Com o raciocínio desenvolvido, vamos agora analisar as alternativas apresentadas.”
Passo 5: Análise das Alternativas e Resolução
- (A) Da queima de combustíveis contidos no meteorito
❌ Meteoritos não possuem combustíveis químicos como num foguete. - (B) De reações nucleares semelhantes às que ocorrem no Sol
❌ Não há fusão nuclear ou reações nucleares no meteorito. - (C) Da energia cinética associada à grande velocidade do meteorito
✅ O atrito e a desaceleração na atmosfera convertem essa energia em calor, luz e onda de choque. - (D) De reações semelhantes às que ocorrem em explosões nucleares
❌ Não há fissão ou fusão nuclear no meteorito. - (E) Da queima da grande quantidade de trinitrotolueno presente no meteorito
❌ O meteorito não contém TNT.
“Finalmente, vamos concluir a resolução com um resumo e a justificativa final.”
Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
📌 Resumo do Raciocínio:
- O meteorito viajava a altíssima velocidade, possuindo enorme energia cinética.
- Ao entrar na atmosfera, essa energia cinética se converte em calor, luz e onda de choque, causando a explosão observada.
📌 Reafirmação da Alternativa Correta:
A alternativa C (da energia cinética associada à grande velocidade do meteorito) é a resposta correta.
🔍 Resumo Final:
A fonte principal da energia liberada é a energia cinética do meteorito, que se dissipa na atmosfera em forma de explosão e radiação luminosa, confirmando a alternativa C.
