Pré-Vestibular(UnB) Função Tópico resolvido

Poste aqui problemas de Vestibulares. Informe a fonte, o ano e o assunto. Exemplo: (FUVEST - 2008) Logaritmos.

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(UnB) Função

Mensagem não lida por andrezza »

1.png
1.png (31.42 KiB) Exibido 999 vezes
Considere que dois satélites S1 e S2 estejam em órbitas circulares distintas, de altitudes h1 e h2 , h2 > h1 , contidas no plano do Equador terrestre, representado pelo plano cartesiano xOy, conforme ilustrado na figura acima, em que O = (0, 0) é o centro da Terra e das órbitas dos satélites e as distâncias são dadas em km. Considere ainda, nessa figura, as estações de telemetria A e B, situadas no Equador: B, no ponto (R, 0), em que R = 6400 km é o raio da Terra, supostamente esférica, e A, a 120º de B, no sentido anti-horário, como mostra a figura. Se o segmento de reta que liga a estação A ao satélite S1 faz um ângulo θ com a reta que passa pelos pontos O e A, conforme ilustra a figura. Por sua vez, o segmento de reta que liga o ponto B ao satélite S1 perpendicular ao eixo Ox. Considere também que a velocidade da luz no vácuo e na atmosfera terrestre seja igual a 300.000 km/s, que G seja a constante da gravitação universal e que M seja a massa da Terra.

Considere que, na situação descrita no texto, para o tempo t ≥ 0, dado em horas, as posições dos satélites S1 e S2 , no plano cartesiano xOy apresentado na figura, correspondam, respectivamente, aos pontos P1 = (x1 , y1 ) e P2 = (x2 , y2), em que xi = (R + hi )cos(ωi t) e yi = (R + hi )sen(ωi t), sendo ωi a frequência angular orbital do satélite Si , i = 1 e 2. Com base nessas informações, julgue:
1-No instante t = [tex3]\frac{2\pi }{ω_1-ω_2}[/tex3] , a distância entre os dois satélites será igual a h2 – h1
2-Considere que, em um determinado instante t0 , a reta que contém P1 e P2 seja tangente à órbita do satélite S1 . Nesse caso, cos(ω12)=[tex3]\frac{R+h_1}{R+h_2}[/tex3]
3- Se v1 e v2 são as velocidades lineares, em km/h, dos satélites S1 e S2 , respectivamente, então esses satélites estarão simultaneamente alinhados com a origem nos instantes tk=[tex3]\frac{k\pi h_1h_2}{v_2(R+h_2)-v_1(R+h_1)}[/tex3] com k = 0, 1, 2, ...
Resposta

C C E

Última edição: andrezza (Dom 05 Abr, 2020 18:43). Total de 1 vez.



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Abr 2020 05 22:03

Re: (UnB) Função

Mensagem não lida por Tassandro »

andrezza,
Para [tex3]t=\frac{2π}{ω_1-ω_2},[/tex3] temos:
[tex3]x_1=(R+h_1)\cos(ω_1×\frac{2π}{ω_1-ω_2}),y_1=(R+h_1)\sin(ω_1×\frac{2π}{ω_1-ω_2})\\
x_2=(R+h_2)\cos(ω_2×\frac{2π}{ω_1-ω_2}),y_2=(R+h_2)\sin(ω_2×\frac{2π}{ω_1-ω_2})[/tex3]
Νós sabemos que se [tex3]α-β=2π\implies \cos α=cosβ,\sinα=\sinβ,[/tex3] usando esse fato, e [tex3]α=ω_1×\frac{2π}{ω_1-ω_2},β=ω_2×\frac{2π}{ω_1-ω_2}[/tex3] ,vem que:
[tex3]x_2-x_1=(R+h_2)\cosβ-(R+h_1)\cosα=\cosα(h_2-h_1)\\
y_2-y_1=(R+h_2)\sinβ-(R+h_1)\sinα=\sinα(h_2-h_1)[/tex3]
A distância entre os dois satélites será, portanto,
[tex3]\sqrt{(x_2-x_1)^2+(y_2-y_1)^2}=h_2-h_1[/tex3]
Logo, 1 está correto.
2-Observe o [tex3]\triangle OS_1S_2:[/tex3]
20200405_215039.jpg
20200405_215039.jpg (13.49 KiB) Exibido 982 vezes
[tex3]\cosφ=\frac{R+h_1}{R+h_2}[/tex3]
Mas como [tex3]φ[/tex3] é o ângulo entre os satélites no instante [tex3]t_0[/tex3] , logo,[tex3]φ=(ω_1-ω_2)t_0[/tex3] . Portanto,
[tex3]\cos((ω_1-ω_2)t_0)=\frac{R+h_1}{R+h_2}[/tex3]
Daí, 3 está certo (acho que você se esqueceu de colocar o [tex3]t_0[/tex3] )
3-Para que os satélites estejam alinhados, devemos ter que a diferença entre os seus ângulos seja de 2kπ,[tex3]k\in\mathbb{Z}[/tex3] , logo,
[tex3](ω_1-ω_2)t_k=2kπ\\
\rightarrow t_k=\frac{2kπ}{ω_1-ω_2}=\frac{2kπ}{\frac{V_1}{R+h_1}-\frac{V_2}{R+h_2}}=\frac{2kπ(R+h_1)(R+h_2)}{V_1(R+h_2)-V_2(R+h-1)}[/tex3]
Logo, 3 é falso.
Espero ter ajudado!
✅

Última edição: Tassandro (Dom 05 Abr, 2020 22:05). Total de 1 vez.


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Re: (UnB) Função

Mensagem não lida por andrezza »

Tassandro, ainda não consegui entender por completo, você poderia me explicar melhor o que foi feito nessa parte?
Tassandro escreveu:
Dom 05 Abr, 2020 22:03
[tex3]x_2-x_1=(R+h_2)\cosβ-(R+h_1)\cosα=\cosα(h_2-h_1)\\
y_2-y_1=(R+h_2)\sinβ-(R+h_1)\sinα=\sinα(h_2-h_1)[/tex3]
E como concluiu que
Tassandro escreveu:
Dom 05 Abr, 2020 22:03
[tex3]φ=(ω_1-ω_2)t_0[/tex3]



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Re: (UnB) Função

Mensagem não lida por Tassandro »

andrezza escreveu:
Ter 07 Abr, 2020 14:08
Tassandro, ainda não consegui entender por completo, você poderia me explicar melhor o que foi feito nessa parte?
Tassandro escreveu:
Dom 05 Abr, 2020 22:03
[tex3]x_2-x_1=(R+h_2)\cosβ-(R+h_1)\cosα=\cosα(h_2-h_1)\\
y_2-y_1=(R+h_2)\sinβ-(R+h_1)\sinα=\sinα(h_2-h_1)[/tex3]
E como concluiu que
Tassandro escreveu:
Dom 05 Abr, 2020 22:03
[tex3]φ=(ω_1-ω_2)t_0[/tex3]
"você poderia me explicar melhor o que foi feito nessa parte?"
Eu calculei separadamente as diferenças entre as coordenadas para depois jogar na fórmula da distância entre dois pontos no plano cartesiano.
"E como concluiu que"
Imagine que nós temos dois carros andando numa rodovia, com velocidades diferentes, porém na mesma direção. A velocidade relativa entre eles será dada pela diferença entre as suas velocidades, e o deslocamento relativo entre eles será dado pela velocidade relativa × t. Por exemplo, se [tex3]V_{R_{1,2}}=V_1-V_2[/tex3] , a distância entre os dois carros num instante t será [tex3](V_1-V_2)×t[/tex3] . O raciocínio é análogo para os satélites, a diferença é que o movimento é circular e as velocidades são angulares.


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Re: (UnB) Função

Mensagem não lida por andrezza »

Tassandro, consegui entender a parte do [tex3]φ[/tex3] , obrigada! Eu entendi o que foi feito na resolução da 1, mas ainda estou deixando passar algo na hora de desenvolver a diferença entre as coordenadas :?



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Re: (UnB) Função

Mensagem não lida por Tassandro »

Tassandro escreveu:
Dom 05 Abr, 2020 22:03
[tex3]x_2-x_1=(R+h_2)\cosβ-(R+h_1)\cosα=\cosα(h_2-h_1)\\
y_2-y_1=(R+h_2)\sinβ-(R+h_1)\sinα=\sinα(h_2-h_1)[/tex3]
Usamos que [tex3]\cosα=\cosβ\\
x_2-x_1=(R+h_2)\cosα-(R+h_1)\cosβ=(R+h_2-R-h_1)\cosα=(h_2-h_1)\cosα[/tex3]
Para [tex3]y_2-y_1[/tex3] o procedimento é análogo.



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