Uma estação espacial tem a forma de um anel e gira para simular a gravidade. Se o raio de 110 m, em que frequência ela deve girar para simular a gravidade?
Para simular a gravidade, a estação espacial deve girar a uma frequência que crie uma aceleração centrípeta igual à aceleração da gravidade na Terra, que é de aproximadamente 9,8 m/s². A aceleração centrípeta é dada pela equação:
$$a_c =\frac{v^2}{r}$$
onde:
- \(a_c\) é a aceleração centrípeta
- \(v\) é a velocidade tangencial
- \(r\) é o raio de rotação
Igualando a aceleração centrípeta a 9,8 m/s² e resolvendo para a velocidade tangencial, obtemos:
$$v =\sqrt{a_c \cdot r} =\sqrt{9,8 \text{ m/s}^2 \cdot 110 \text{ m}} =33,20 \text{ m/s}$$
A frequência de rotação é então dada por:
$$f =\frac{v}{2\pi r} =\frac{33,20 \text{ m/s}}{2\pi \cdot 110 \text{ m}} =0,1514 \text{ Hz}$$
Portanto, a estação espacial deve girar a uma frequência de aproximadamente 0,1514 Hz para simular a gravidade.