Efeito estilingue gravitacional: a sonda escapará sempre?
30 de maio, 2014 às 6:46 | Postado em Gravitação, Mecânica
Respondido por: Prof. Fernando Lang da Silveira - www.if.ufrgs.br/~lang/Vários satélites e sondas lançadas ao espaço, utilizam as orbitas de corpos no sistema para obter impulso e se locomover,ou seja, utilizam a velocidade de escape para se impulsionarem a frente. A minha duvida é se este entra na orbita de um corpo muito massivo, ele seria atraído para o centro deste corpo, ou conseguiria sair deste assim como dos outros de massa menor.
Desde já, obrigado.
Certamente te referes ao “efeito estilingue gravitacional” (manobra gravitacionalmente assistida). Tratamos desse interessante efeito na seção 7 do nosso artigo Colisão com o “efeito estilingue”, publicado na Revista Brasileira de Ensino de Física, acessível também no Research Gate.
Vide também o vídeo onde demonstramos outra instância do efeito:
A discussão teórica do efeito demonstrado no vídeo se encontra no ResearchGate.
A tua pergunta então se refere à possibilidade da sonda entrar em uma órbita fechada em torno de um corpo massivo. A resposta é negativa pois dado que a sonda vem de uma região muito distante do corpo massivo já com energia cinética, a sua trajetória ao passar perto do corpo massivo será uma hipérbole, portanto, uma órbita aberta. Ela sempre terá energia suficiente para escapar do corpo massivo. Entretanto, dependendo da trajetória a sonda poderá colidir com o corpo massivo.
Para colocar a sonda em órbita elíptica (ou circular) em torno do centro massivo, de alguma forma a sonda deverá ser freada, reduzindo sua energia mecânica até um valor compatível com a órbita fechada que se deseja.
A primeira vez em que o “efeito estilingue gravitacional” (ou manobra gravitacionalmente assistida) foi utilizado remonta a 1973 quando a sonda Mariner 10 viajava para Mercúrio e Vênus. A sonda Cassini-Huygens valeu-se desse tipo de manobra duas vezes passando próxima de Vênus em 1998, outra vez em 1999 na sua passagem pela Terra e finalmente na passagem em 2000 por Júpiter.
“Docendo discimus.” (Sêneca)
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Artigo insatisfatório!
Não explica o efeito estilingue gravitacional.
Se fosse como explicado, todos os planetas seriam “estilingados” do sol!!
Ao entrar na orbita de um planeta, o satélite ganha energia cinética pois a gravidade do corpo maior atrai o corpo menor, mas esta força permanece após a passagem do corpo menor pelo maior, assim o planeta reduzirá a energia cinética adquirida na aproximação do satélite após passar por sua orbita, resultando em adição nula de energia cinética após a passagem do satélite.
Estás completamente equivocado sobre como acontece o “estilingue gravitacional” e sobre planetas serem “estilingados” pelo Sol. Sugiro leres as referências indicadas. Caso discordes da explicação dada no artigo Colisão com o “efeito estilingue” podes escrever para o editor da Revista Brasileira de Ensino de Física apresentando tuas críticas. Podes também te manifestar à NASA que tem utilizado a “manobra gravitacionalmente assistida” há muito tempo. Podes também te manifestar aos russos que em 1959 pela primeira vez a utilizaram.
Então, mesmo que se considere um coeficiente de restituição igual a 1 depois que a sonda passa pelo planeta ela ainda recebe uma diferença de velocidade não nula graças às relações vetoriais causadas pela mudança de trajetória?
A sonda ao passar pelo planeta terá algum incremento na sua velocidade.
Suponho ter compreendido sua dúvida, durante a aproximação e afastamento do satélite existe a realização de trabalho devido à atração gravitacional. Entretanto o trabalho resultante sobre o satélite não será necessáriamente nulo. Se o planeta estivesse absolutamente parado o satélite vindo lá do infinito ao chegar em uma certa distância teria a mesma energia cinética após contornar o planeta e retornar a essa mesma distância (pois todo o trabalho da força gravitacional foi realizado e injetado neste corpo). Porém o planeta se move ( com velocidades orbitais consideráveis) e isso proporciona a geração de um saldo não nulo no trabalho do satélite. Geralmente, na literatura, considera-se este efeito como uma colisão elástica entre um corpo de massa muito superior a outro e, com base nisto perfaz-se a u= v + 2V. Agora, quanto aos planetas saírem de órbita, isso apenas seria possível se a energia mecânica total deste planeta fosse suficiente para tirá-lo do “poço de energia potencial”, caso contrário ele ficará preso em uma região do espaço.
Você está certo, o mero fato do objeto passar em volta do planeta não aumenta a sua energia cinética (conservação da energia+referencial no planeta) a falha na explicação está em não explicar que o planeta maior não possui velocidade nula (faltou mostrar o referencial utilizado, creio que seja o nosso sol), desta forma, o objeto ganha energia cinética roubando a do planeta (uma fração mínima) e assim o mesmo é impulsionado em direção ao objetivo.
Não há falha na explicação pois ela esta dada na seção 7 do artigo citado já no início da postagem: Colisão com efeito estilingue.
O que há é indolência em ler e estudar a referência! 😉