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Fuvest 2003 · Segunda fase · Questão 4 · Discursiva

Física · Gravitação

Alienígenas desejam observar o nosso planeta. Para tanto, enviam à Terra uma nave N, inicialmente ligada a uma nave auxiliar A, ambas de mesma massa. Quando o conjunto de naves se encontra muito distante da Terra, sua energia cinética e sua energia potencial gravitacional são muito pequenas, de forma que a energia mecânica total do conjunto pode ser considerada nula. Enquanto o conjunto é acelerado pelo campo gravitacional da Terra, sua energia cinética aumenta e sua energia potencial fica cada vez mais negativa, conservando a energia total nula. Quando o conjunto N-A atinge, com velocidade V0V_0  (a ser determinada), o ponto P de máxima aproximação da Terra, a uma distância R0R_0 de seu centro, um explosivo é acionado, separando N de A. A nave N passa a percorrer, em torno da Terra, uma órbita circular de raio R0R_0, com velocidade VnV_n (a ser determinada). A nave auxiliar A, adquire uma velocidade  VaV_a (a ser determinada). Suponha que a Terra esteja isolada no espaço e em repouso.

Determine, em função de M, G e R0R_0,

  1. a velocidade V0V_0  com que o conjunto atinge o ponto P.
  2. a velocidade VnV_n, de N, em sua órbita circular .
  3. a velocidade VaV_a de A, logo após se separar de N.

Resposta