Grade 9
  1. Mecânica  1.1. Movimento  1.1.1. Tipos de movimento  1.1.2. Distância e deslocamento  1.1.3. Velocidade e Velocidade  1.1.4. Aceleração  1.1.5. Representação gráfica do movimento  1.1.6. Equações do movimento  1.1.7. Movimento uniforme e não uniforme  1.1.8. Queda livre e aceleração devido à gravidade  1.1.9. Velocidade relativa  1.1.10. Movimento circular  1.2. Leis da força e movimento  1.2.1. O conceito de força  1.2.2. A primeira lei do movimento de Newton  1.2.3. Segunda lei do movimento de Newton  1.2.4. Terceira Lei de Newton do Movimento  1.2.5. Inércia e tipos de inércia  1.2.6. Movimento  1.2.7. Conservação do momento  1.2.8. Aplicação das leis de Newton na vida cotidiana  1.2.9. Tipos de Forças (Contato e Não Contato)  1.2.10. Friction and its effects  1.3. Força Gravicional  1.3.1. Lei da gravitação universal de Newton  1.3.2. Importância da Força Gravitacional  1.3.3. Aceleração devido à gravidade  1.3.4. Queda livre e ausência de peso  1.3.5. Massa e peso  1.3.6. Variação de g com altura e profundidade  1.3.7. Leis do movimento planetário de Kepler  1.3.8. Satélites e suas órbitas  1.4. Trabalho, Energia e Potência  1.4.1. Conceito de trabalho  1.4.2. Ações positivas e negativas  1.4.3. Trabalho realizado por força constante e variável  1.4.4. Energia e suas formas  1.4.5. Kinetic energy and potential energy  1.4.6. Lei da conservação de energia  1.4.8. Unidade comercial de energia  1.4.9. Teorema Trabalho-Energia  1.5. Máquinas simples  1.5.1. Tipos de máquinas simples  1.5.2. Mechanical advantage  1.5.3. Eficiência das máquinas  1.5.4. Alavancas e seus tipos  1.5.5. Polias e Planos Inclinados  1.5.6. Engrenagens e seus usos
  2. Propriedades da matéria  2.1. Estados da matéria  2.1.1. Sólidos, líquidos e gases  2.1.2. Propriedades dos diferentes estados da matéria  2.1.3. Mudança no estado da matéria  2.1.4. Plasma e Condensado de Bose-Einstein  2.2. Densidade e pressão  2.2.1. Conceito de densidade e densidade relativa  2.2.2. Pressão em sólidos, líquidos e gases  2.2.3. Lei de Pascal e suas Aplicações  2.2.4. Pressão atmosférica e suas variações  2.2.5. Tensão superficial e capilaridade  2.3. Flutuabilidade e o princípio de Arquimedes  2.3.1. Força de flutuabilidade  2.3.2. Princípio de Arquimedes  2.3.3. Aplicações do Princípio de Arquimedes  2.3.4. Objetos flutuantes e afundantes  2.3.5. Teoria da Flotação e Princípio de Arquimedes
  3. Calor e Termodinâmica  3.1. Temperatura e calor  3.1.1. Conceito de calor e temperatura  3.1.2. Medição de temperatura  3.1.3. Escalas de temperatura  3.2. Transferência de calor  3.2.1. Condução de calor  3.2.2. Convecção de calor  3.2.3. radiação de calor  3.2.4. Aplicações da transferência de calor  3.2.5. Condutividade térmica  3.3. Expansão térmica  3.3.1. Expansão de sólidos, líquidos e gases  3.3.2. Expansão anômala da água  3.3.3. Aplicações da Expansão Térmica  3.4. Capacidade calorífica específica e calor latente  3.4.1. Conceito de capacidade calorífica específica  3.4.2. Medição e aplicações do calor específico  3.4.3. Calor latente de fusão e vaporização  3.4.4. Motores Térmicos e Eficiência
  4. Ondas e som  4.1. Ondas e seus tipos  4.1.1. Ondas mecânicas e eletromagnéticas  4.1.2. Ondas Longitudinais e Transversais  4.1.3. Propriedades das Ondas  4.1.4. Comprimento de onda, frequência e velocidade da onda  4.1.5. Superposição de ondas  4.2. Ondas sonoras  4.2.1. Natureza e transmissão do som  4.2.2. Velocidade do som em diferentes meios  4.2.3. Reflexão do som e eco  4.2.4. Sonar e ultrassom  4.2.5. Ressonância e pulsação  4.3. Características do som  4.3.1. Intensidade, volume e qualidade do som  4.3.2. Efeito Doppler no som
  5. Iluminação e Óptica  5.1. Reflexão da luz  5.1.1. Leis da reflexão  5.1.2. Reflexão em um espelho plano  5.1.3. Reflexão em um espelho esférico  5.1.4. Formação de imagem por espelhos côncavos e convexos  5.1.5. Aplicações da Reflexão  5.2. Refração da luz  5.2.1. Leis da refração  5.2.2. Índice de refração  5.2.3. Refração através de uma placa de vidro  5.2.4. Refração na água e no ar  5.2.5. Lentes e seus tipos  5.2.6. Formação de imagens por lentes convexas e côncavas  5.2.7. Reflexão interna total e suas aplicações  5.3. Dispersão e espalhamento de luz  5.3.1. Espectro da luz branca  5.3.2. Prismas e Dispersão  5.3.3. Efeito Tyndall e céu azul
  6. Eletricidade e Magnetismo  6.1. Carga elétrica e eletricidade estática  6.1.1. O conceito de carga elétrica  6.1.2. Carregamento por fricção, contato e indução  6.1.3. Eletroscópio e seu funcionamento  6.2. Corrente Elétrica  6.2.1. O conceito de corrente elétrica  6.2.2. Lei de Ohm e Resistência  6.2.3. Fatores que afetam a resistência  6.2.4. Circuitos em Série e Paralelo  6.2.5. Efeito térmico da corrente elétrica  6.2.6. Potência e energia elétrica  6.3. Magnetismo  6.3.1. Ímãs naturais e artificiais  6.3.2. Propriedades dos ímãs  6.3.3. Magnetismo da Terra  6.3.4. Campo magnético e linhas de campo  6.3.5. Eletroímãs e suas aplicações
  7. Física Moderna  7.1. estrutura do átomo  7.1.1. Estrutura Atômica e Partículas Subatômicas  7.1.2. Elétrons, Prótons e Nêutrons  7.1.3. Modelo de Rutherford e Bohr  7.2. Radioatividade  7.2.1. Tipos de emissões radioativas  7.2.2. Meia-vida e decaimento radioativo  7.2.3. Usos e perigos da radioatividade
  8. Ciência espacial e astronomia  8.1. O universo e seus componentes  8.1.1. Estrelas e galáxias  8.1.2. Planetas e Sistema Solar  8.2. Satélites  8.2.1. Satélites naturais e artificiais  8.2.2. Uso de satélites

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Satélites e suas órbitas


Satélites são objetos que orbitam um planeta ou estrela. Em nosso dia a dia, os satélites desempenham muitas funções, como nos ajudar a prever o tempo, fornecer direções via GPS, transmitir sinais de TV e muito mais. Compreender como os satélites se movem envolve entender suas órbitas, que são governadas pelas leis da gravidade na física.

Compreendendo as classes

Órbita é o caminho que um objeto segue ao se mover ao redor de outro objeto devido à gravidade. O movimento de um satélite ao redor de um planeta pode ser entendido a partir das leis da gravidade e do movimento. Vamos começar com alguns conceitos básicos:

Gravidade é a força que atrai dois objetos um ao outro. A força gravitacional entre dois objetos depende de suas massas e da distância entre eles. Ela pode ser descrita pela lei da gravitação universal de Newton:

        F = G * (m1 * m2) / r^2
    F = G * (m1 * m2) / r^2

Onde:

  • F é a força gravitacional entre os dois objetos.
  • G é a constante gravitacional, aproximadamente (6.674 times 10^{-11} , text{Nm}^2/text{kg}^2).
  • m 1 e m 2 são as massas dos dois objetos.
  • r é a distância entre os centros dos dois objetos.

Tipos de classes

Órbitas circulares

Uma órbita circular é aquela na qual o satélite se move ao redor do planeta a uma velocidade constante em um caminho circular. Para uma órbita circular, a força gravitacional fornece a força centrípeta necessária para manter o satélite em movimento. A fórmula para a força centrípeta é:

        F_c = (m * v^2) / r
    F_c = (m * v^2) / r

Onde:

  • F c é a força centrípeta.
  • m é a massa do satélite.
  • v é a velocidade do satélite.
  • r é o raio da órbita.

Para um satélite em movimento numa órbita circular, a força gravitacional é igual à força centrípeta:

        G * (m e * m) / r^2 = (m * v^2) / r
    G * (m e * m) / r^2 = (m * v^2) / r

onde m e é a massa da Terra, e podemos resolver para a velocidade do satélite v:

        v = sqrt(G * m e / r)
    v = sqrt(G * m e / r)

Órbitas elípticas

Uma órbita elíptica é um caminho em forma oval. A maioria dos satélites naturais, como a Lua, segue caminhos elípticos. A primeira lei do movimento planetário de Kepler afirma que os planetas se movem em órbitas elípticas com o Sol em um dos focos. Da mesma forma, um satélite se move numa órbita elíptica com o planeta em um dos focos.

Elementos orbitais

Vários elementos são usados para definir o tamanho e a forma de uma órbita:

  • Eixo semi-maior (a): O maior raio da elipse, que representa a metade do maior diâmetro.
  • Excentricidade (e): Mede o quanto uma órbita se desvia de ser circular. Uma órbita circular tem uma excentricidade de 0, enquanto uma excentricidade próxima de 1 indica uma órbita altamente alongada.
  • Inclinação (i): O ângulo entre o plano orbital e o plano equatorial do planeta.

Compreendendo as órbitas geoestacionárias

A órbita geossíncrona é uma órbita terrestre alta que permite que os satélites acompanhem a rotação da Terra. Localizadas a aproximadamente 35.786 quilômetros acima do equador da Terra, os satélites seguem um período orbital igual ao período de rotação da Terra, 24 horas. Quando uma órbita geossíncrona logo acima do equador parece estacionária em relação à superfície da Terra, é chamada de órbita geoestacionária.

Movimento orbital

A velocidade de um satélite em órbita depende da atração gravitacional do planeta e da altitude da órbita. Para uma órbita circular, a velocidade pode ser calculada usando:

        v = sqrt(G * m e / r)
    v = sqrt(G * m e / r)

Vamos olhar um exemplo: Se um satélite está a 300 km acima da superfície da Terra, onde o raio da Terra é de cerca de 6371 km, calcule sua velocidade orbital. Substituindo os valores:

        r = 6371 km + 300 km = 6671 km = 6.671 x 10 6 mv = sqrt((6.674 x 10 -11 Nm 2 /kg 2) * (5.972 x 10 24 kg) / (6.671 x 10 6 m))
    r = 6371 km + 300 km = 6671 km = 6.671 x 10 6 mv = sqrt((6.674 x 10 -11 Nm 2 /kg 2) * (5.972 x 10 24 kg) / (6.671 x 10 6 m))

Depois de realizar os cálculos, a velocidade orbital estimada é de cerca de 7,8 km/s.

Fatores que afetam as órbitas dos satélites

Vários fatores afetam as órbitas dos satélites:

  • Gravidade: A principal força que afeta a órbita. Diferentes gravidades dos planetas significam órbitas diferentes para os satélites.
  • Arrasto atmosférico: Quando os satélites passam pelas camadas superiores da atmosfera de um planeta, encontram resistência, o que os desacelera.
  • Pressão de radiação solar: Fótons do Sol podem empurrar os satélites, alterando ligeiramente seu caminho.

Desalinhamentos ou pequenas mudanças causadas por esses fatores podem exigir ajustes usando propulsores a bordo para manter as órbitas pretendidas.

Conclusão

Compreender as órbitas dos satélites envolve entender o equilíbrio das forças que atuam nos satélites e garantir que sigam os caminhos desejados ao redor de planetas ou estrelas. Aplicações como GPS, comunicações e previsão do tempo dependem muito do nosso conhecimento das órbitas na mecânica. A harmonia das forças gravitacionais e a mecânica envolvida garantem que esses satélites cumpram suas funções com eficiência.


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