Questão 115 — ENEM 2024 PPLCaderno azul · 2º Dia
Os satélites em órbitas geoestacionárias ocupam uma posição fixa em relação à superfície da Terra e, por isso, podem ser usados como sistemas de comunicação. Pela limitação de espaço, o número de satélites que podem ser posicionados numa órbita é finito. O lançamento de um satélite geoestacionário envolve três etapas:
Lança-se o satélite da base terrestre até uma órbita circular próxima (órbita R1).
No estágio de propulsão, aplica-se um impulso tangencial à trajetória no ponto A, mudando-se para uma órbita elíptica até o satélite atingir o ponto B, que coincide com o raio de sua órbita geoestacionária.
No ponto B, efetua-se uma mudança para a órbita circular R2, aplicando-se um impulso tangente à trajetória.
Identificando a órbita interna como R1, a órbita geoestacionária como R2 e a órbita elíptica como E, as energias mecânicas do satélite nas três órbitas são identificadas, respectivamente, como E1, E2 e EE.
A relação de comparação entre as energias mecânicas do satélite nas três órbitas é
Alternativas
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Resolução
Ficha da Questão
- Matérias: Física → gravitação; energia mecânica; órbitas
- Nível: Difícil
- Gabarito: A
Passo 1 — Leitura
- Comando: "A relação de comparação entre as energias mecânicas do satélite nas três órbitas é…"
- Dados: R1 = 300 km (baixa); R2 = 36 000 km (geoestacionária); E = elipse com perigeu em R1 e apogeu em R2.
Passo 2 — Conceitos
- Energia mecânica orbital: E = −GMm/(2a), onde a é o semieixo maior.
- Quanto maior a, menos negativa E → maior energia mecânica.
- Para a órbita elíptica, a = (R1 + R2)/2, portanto R1 < a < R2.
Passo 3 — Decodificação
- R1 < a(elipse) < R2 → E1 < E_E < E2.
- Logo: E2 > E_E > E1.
Passo 4 — Resolução
E2 > E_E > E1 → A.
Passo 5 — Análise
A) E2 > EE > E1. ✅ Maior órbita = maior energia mecânica.
B, C, D, E. ❌ Relações incorretas.
Gabarito: A
Passo 6 — Dica
- Padrão: órbita maior = energia mecânica maior (menos negativa).
- Conexões: Kepler; gravitação; satélites geoestacionários.