Os satélites artificiais e as sondas para exploração espacial são algumas das grandes realizações humanas desenvolvidas no último século. Para coletar e armazenar informações ao longo de anos, esses equipamentos precisam de energia. Como forma de fornecer energia limpa ao satélite, são acoplados diversos painéis de células solares, que, em fotografias, muitas vezes são confundidos com “asas”.
Um satélite geoestacionário precisa armazenar a energia obtida pelos seus painéis solares em suas baterias. Como forma de otimizar o processo de absorção da energia solar, o ideal é que a superfície dos painéis mantenha-se perpendicular aos raios solares incidentes. Para isso, foi adaptado um sistema que rotaciona os painéis solares com velocidade angular constante.
Qual é a velocidade de rotação dos painéis em comparação à velocidade de rotação da Terra (RT)?
- A
0,25 RT
- B
0,5 RT
- C
RT
gabarito - D
2 RT
- E
4 RT
Resolução
Para entender a relação entre a velocidade de rotação dos painéis solares de um satélite geoestacionário e a velocidade de rotação da Terra, precisamos considerar algumas características dos satélites geoestacionários.
Um satélite geoestacionário está localizado em uma órbita onde sua velocidade angular é igual à velocidade angular da Terra. Isso significa que, enquanto a Terra gira em torno de seu eixo, o satélite também gira em torno do seu próprio eixo na mesma taxa, permitindo que ele permaneça fixo em relação a um ponto específico na superfície da Terra.
A velocidade angular da Terra pode ser calculada usando a fórmula:
onde \(T\) é o período de rotação da Terra, que é de aproximadamente 24 horas (ou 86400 segundos). Assim, a velocidade angular da Terra é dada por:
\[\omega_T = \frac{2\pi}{86400 \, \text{s}}\]
Para um satélite geoestacionário, a condição de estar em uma posição fixa em relação à Terra implica que sua velocidade angular deve ser a mesma:
\[\omega_{satélite} = \omega_T\]
Dessa forma, a velocidade de rotação dos painéis solares, que devem se alinhar constantemente com os raios solares, é ajustada para ser igual à velocidade de rotação da Terra. Isso significa que, para otimizar a absorção de energia solar, os painéis solares devem rotacionar a uma velocidade angular que é idêntica à da Terra.
Portanto, a velocidade de rotação dos painéis solares em comparação à velocidade de rotação da Terra é exatamente a mesma, resultando em uma relação de 1:1. Assim, a resposta correta é que a velocidade de rotação dos painéis solares é igual à velocidade de rotação da Terra.