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Movimento Circular Uniforme e Satélites, Exercícios de Física

Este documento aborda o estudo do movimento circular uniforme, incluindo conceitos como frequência, período, velocidade angular e aceleração centrípeta. Também são apresentadas questões relacionadas aos satélites, como a dedução de fórmulas para calcular a velocidade orbital, a força centrípeta e a aceleração centrípeta de um satélite em órbita circular em torno da terra. São discutidos ainda os tipos de satélites, como os geoestacionários e os do sistema gps, com cálculos de parâmetros como período, velocidade linear e altitude. O documento fornece uma série de exercícios e questões que permitem ao estudante aprofundar seu entendimento sobre esses tópicos de física.

Tipologia: Exercícios

2022

Compartilhado em 11/12/2022

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Prof. Marco Pereira | www.estudafq.pt
Página 1 de 4
ESCOLA BÁSICA E SECUNDÁRIA C/PE DA CALHETA
Física e Química A 11.º Ano
Ficha de trabalho de iniciação F1.3 n.º 4
Nome: ____________________________________________________________ N.º: _____ Turma: _____
Unidade 1: Mecânica - Subunidade 1.3: Forças e movimentos
1.3.2. Movimento circular uniforme.
- Os satélites
- Grandezas características dos movimentos periódicos
1.3.2. Movimento circular uniforme.
- Grandezas características dos movimentos periódicos
1. Uma roda realiza 30 voltas em 5s. Determine a sua frequência.
2. Uma partícula em movimento circular uniforme possui frequência de 1200 rpm. Determine a sua
frequência, em Hertz
3. Uma serra circular executa 10 rotações em 5 s. Determine o seu período e a sua frequência.
4. Determine o período, em unidades SI, de:
4.1. Translação da Terra em torno do Sol.
4.2. Rotação da Terra em torno do próprio eixo.
4.3. Ponteiro dos minutos de um relógio.
4.4. Ponteiro das horas de um relógio.
5. Um corpo efetua 600 voltas numa circunferência, em 2 minutos. Determine a frequência, em hertz e o
período do movimento, em segundos.
6. Uma partícula em movimento circular possui frequência de 600 rpm. Determine a sua frequência, em
hertz, o seu período, em segundo, e sua velocidade angular em rad/s.
7. Uma partícula descreve um movimento circular e uniforme numa circunferência de raio 20 cm, com
frequência de 120 rpm. Determine a velocidade angular e a velocidade escalar da partícula.
8. Uma mosca pousa a 3,0 cm do centro de um disco que está efetuando 30 rpm. Quais as velocidades
angular e linear da mosca?
9. A roda de uma máquina tem raio de 20 cm e gira com velocidade constante, executando 3 600 rpm.
Determine a frequência, o período, a velocidade angular e a velocidade escalar para um ponto colocado
na periferia da roda.
10. Um corpo percorre uma circunferência de raio igual a 4,0 m com movimento uniforme e velocidade
0,40 m/s. Calcule a velocidade angular do corpo e o período de rotação.
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ESCOLA BÁSICA E SECUNDÁRIA C/PE DA CALHETA

Física e Química A – 11 .º Ano

Ficha de trabalho de iniciação F1. 3 – n.º 4

Nome: ____________________________________________________________ N.º: _____ Turma: _____ Unidade 1: Mecânica - Subunidade 1.3: Forças e movimentos 1.3.2. Movimento circular uniforme.

**- Os satélites

  • Grandezas características dos movimentos periódicos 1.3. 2. Movimento circular uniforme.
  • Grandezas características dos movimentos periódicos 1.** Uma roda realiza 30 voltas em 5s. Determine a sua frequência. 2. Uma partícula em movimento circular uniforme possui frequência de 1200 rpm. Determine a sua frequência, em Hertz 3. Uma serra circular executa 10 rotações em 5 s. Determine o seu período e a sua frequência. 4. Determine o período, em unidades SI, de: 4.1. Translação da Terra em torno do Sol. 4.2. Rotação da Terra em torno do próprio eixo. 4.3. Ponteiro dos minutos de um relógio. 4.4. Ponteiro das horas de um relógio. 5. Um corpo efetua 600 voltas numa circunferência, em 2 minutos. Determine a frequência, em hertz e o período do movimento, em segundos. 6. Uma partícula em movimento circular possui frequência de 600 rpm. Determine a sua frequência, em hertz, o seu período, em segundo, e sua velocidade angular em rad/s. 7. Uma partícula descreve um movimento circular e uniforme numa circunferência de raio 20 cm, com frequência de 120 rpm. Determine a velocidade angular e a velocidade escalar da partícula. 8. Uma mosca pousa a 3,0 cm do centro de um disco que está efetuando 30 rpm. Quais as velocidades angular e linear da mosca? 9. A roda de uma máquina tem raio de 20 cm e gira com velocidade constante, executando 3 600 rpm. Determine a frequência, o período, a velocidade angular e a velocidade escalar para um ponto colocado na periferia da roda. 10. Um corpo percorre uma circunferência de raio igual a 4,0 m com movimento uniforme e velocidade 0,40 m/s. Calcule a velocidade angular do corpo e o período de rotação.

11. Calcule a força centrípeta que atua sobre um automóvel de 1200 kg quando ele descreve uma rotunda com 100 m de raio a 54 km h-^1. 12. As pás de uma ventoinha rodam com velocidade angular de 200𝜋 rad s-^1. 12.1. Qual é o período do movimento de rotação das pás da ventoinha? 12.2. Todos os pontos das pás rodam com a mesma velocidade linear? Justifique. 12.3. Calcule a distância ao centro da ventoinha de um ponto que roda a 94,2 m s-^1. 13. Qual das seguintes características se associa ao movimento circular uniforme? (A) Velocidade e aceleração constantes. (B) Velocidade constante e aceleração nula. (C) Velocidade com módulo constante e direção paralela à aceleração. (D) Velocidade com módulo constante e direção perpendicular à aceleração. Os satélites Dados: G = 6,67 x 10-^11 N m^2 kg-^2 ; mT = 5,97 x 10^24 kg; rT = 6, 37 x 10^6 m 14. Deduza a fórmula que permite calcular o módulo da velocidade orbital de um satélite com orbita circular à volta da Terra à partir da sua força gravítica. 15. Considere um satélite que descreve uma órbita circular em torno da Terra, a uma altitude equivalente ao raio do planeta, rT. 15.1. Qual é a expressão que permite determinar o módulo da força centrípeta responsável pelo movimento circular uniforme do satélite? (A) 𝐹𝑐 = 𝐺 𝑚𝑇 𝑚𝑠 𝑟𝑇^2 (B) 𝐹𝑐 = 𝐺 𝑚𝑇 𝑚𝑠 4 𝑟𝑇^2

(C) 𝐹𝑐 = 𝐺

𝑚𝑇 𝑚𝑠 2 𝑟𝑇^2 (D) 𝐹𝑐 = 𝐺 𝑚𝑇 4 𝑟𝑇^2 15.2. Qual é a expressão que permite determinar o módulo da aceleração centrípeta do satélite? (A) 𝑎𝑐 = 𝐺 𝑚𝑇 𝑟𝑇^2 (B) 𝑎𝑐 = 𝐺 𝑚𝑇 𝑚𝑠 4 𝑟𝑇^2

(C) 𝑎𝑐 = 𝐺

𝑚𝑇 2 𝑟𝑇^2 (D) 𝑎𝑐 = 𝐺 𝑚𝑇 4 𝑟𝑇^2 15.3. Qual das seguintes expressões permite determinar o módulo da velocidade do satélite? (A) 𝑣 = (^) √𝐺 𝑚𝑇 𝑟𝑇 (B) 𝑣 = (^) √𝐺 𝑚𝑇 4 𝑟𝑇

(C) 𝑣 = √𝐺

𝑚𝑠 4 𝑟𝑇 (D) 𝑣 = (^) √𝐺 𝑚𝑇 2 𝑟𝑇

16. O Sputnik foi o primeiro satélite artificial a ir para o Espaço, lançado pela ex-União Soviética, em 1957. Calcule o módulo da força gravítica a que este satélite (que tinha 83 kg) estava sujeito sabendo que, numa órbita a 300 km de altitude, se deslocava a 7,5 km s-^1. Dados: rterra = 6, 37 x 10^6 m.

22. Os satélites usados em comunicação são maioritariamente geoestacionários. 22.1. O que caracteriza este tipo de satélites? 22.2. Aplicando a 2.ª lei de Newton, determine a altitude a que orbitam estes satélites. 23. Os satélites do sistema GPS descrevem um movimento circular uniforme em torno da Terra, a uma altitude de cerca de 20,2 x 10^3 km. Calcule: 23.1. O período do movimento destes satélites. 23.2. A velocidade linear destes satélites. 24. Determine o número de voltas que um satélite que orbita 1000 km de altitude dá diariamente à Terra.