Questão FC714451
Durante testes de impacto para reforçar os escudos térmicos de uma cápsula espacial não tripulada, um pequeno fragmento metálico simulando um meteorito metálico, com massa de 10 g,
Termologia
VUNESP · 2025
Durante testes de impacto para reforçar os escudos térmicos de uma cápsula espacial não tripulada, um pequeno fragmento metálico simulando um meteorito metálico, com massa de 10 g, foi lançado contra o escudo da nave, a uma temperatura inicial de 30 ºC.
Após o impacto, observou- se que o fragmento se fundiu completamente, o que indica que uma parte significativa da energia cinética foi transformada em calor. Admita que 80% da energia cinética foi absorvida como calor pelo fragmento; Calor específico do material: 100 J/kg ºC; Calor latente de fusão: 20.000 J/kg; Temperatura de fusão do material: 230 ºC.
Nesse contexto, a velocidade aproximada, em metros por segundo, do fragmento no momento do impacto foi de
- 30.
- 50.
- 100.
- 200.
- 300.
Mostrar resposta e comentário
Gabarito
Errado
Comentário do professor
Massa: 10 g = 0,01 kg. Para fundir o fragmento é preciso aquece-lo de 30 ºC até 230 ºC e então fundi‑lo.
Calor sensível: \(Q_1 = mc\Delta T = 0{,}01\cdot100\cdot(230-30)=200\ \mathrm{J}\).
Calor latente: \(Q_2 = mL = 0{,}01\cdot20000=200\ \mathrm{J}\).
Total absorvido: \(Q=Q_1+Q_2=400\ \mathrm{J}\).
Como só 80% da energia cinética vira calor: \(0{,}8K=Q\Rightarrow K=\dfrac{400}{0{,}8}=500\ \mathrm{J}\), onde \(K=\tfrac{1}{2}mv^2\).
Logo \(v=\sqrt{\dfrac{2K}{m}}=\sqrt{\dfrac{2\cdot500}{0{,}01}}=\sqrt{100000}\approx316{,}2\ \mathrm{m/s}\). Arredondando, a velocidade aproximada é 300 m/s, conforme a alternativa correta.
Conteúdo do catálogo FC Concursos · Atualizado em