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Solucionário completo

Exercícios Resolvidos de Curso de Física Básica - Mecânica Volume 1 4ª Edição - Herch Moysés Nussenzveig

Enunciado

Física - Curso de Física Básica - Mecânica Volume 1 4ª Edição - Herch Moysés Nussenzveig - 8.Problemas - 14

Utilizando os dados da tabela da pg.164, calcule, para o 3 ° . Estágio do sistema Saturno V-Apolo.a) a velocidade de escape dos gases da combustão; b) o incremento de velocidade produzido por este estágio, na ausência de forças externas. A diferença entre o resultado e os valores da tabela pode ser atribuída a essas forças ( gravidade e resistência atmosférica residuais).

Passo 1

  1. Aqui estão os valores do terceiro estágio
  • O empuxo é de 90000   K g f = 90000   .   9,8   N = 8,82   .   10 5   N
  • A taxa de perda de massa no tempo é 1.05   .   10 5   475 k g / s   = 2,21   . 10 2   K g / s

Para calcular a velocidade de ejeção do combustível basta utilizar a nossa equação do foguete

E = R v e

v e = E R

= 8,82 2,21 . 10 3   m / s

= 4   k m / s

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

  • Pela segunda equação do foguete temos
  • Δ v = v e ln ⁡ M i M f

    Só temos que ter cuidado quanto à escolha das massas, já que além do terceiro estágio o foguete carrega o módulo apolo cujo peso é 23.000 K g . Ou seja, a massa total inicial é

    M i = 115000 + 23000 = 138000   K g  

    Como foram liberados 105000 K g de combustível a massa final é

    M f = 138000 - 105000 = 33000   K g

    Δ v = 4 ln ⁡ 138 33

    = 5,72   K m / s

    = 20600   K m / h

    Resposta

    a )   4   K m / s

    b )   20600   K m / h

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