FísicaLentes esféricasCebraspe 2009
UnB
Questão de Física
A vida na Terra passou por várias situações que levaram à extinção de inúmeras espécies. Em uma dessas situações, há cerca de 65 milhões de anos, os dinossauros desapareceram. Uma das razões para esse fato parece ter sido o choque de um asteroide com a superfície da Terra, tema explorado no filme Armageddon. Nesse filme, um asteroide encontrava-se em rota de colisão com a Terra à velocidade constante vast = 35.000 km·h−1. Quando, da Terra, se observou esse asteroide pela primeira vez, restavam 18 dias para o choque entre a Terra e o asteroide. Na narrativa do filme, a única solução foi enviar astronautas, em uma nave espacial, até a superfície do asteroide e, lá, detonar uma bomba nuclear para dividir o asteroide em diversas partes. Suponha que a explosão da bomba nuclear tenha dividido o asteroide em duas partes iguais e que ela tenha ocorrido no ponto denominado barreira zero — dzero —, que depende da potência da bomba e determina o ponto mais próximo da Terra em que, sobre a trajetória do asteroide, a bomba ainda poderia ser detonada, de modo que as duas partes resultantes da explosão não causassem danos ao planeta, passando, da superfície terrestre, à distância h = 120.000 km, considerada a menor distância de segurança. Considere, também, que as duas partes do asteroide tenham traçado, após a explosão, trajetórias retilíneas formando um ângulo θ com a trajetória original do asteroide, conforme ilustrado na figura acima. Considere, ainda, que o asteroide e as partes resultantes de sua explosão sejam partículas, com relação à Terra, que o raio da Terra — r — seja igual a 6.400 km e que a bomba tenha imposto às partes do asteroide apenas velocidades perpendiculares — vtrans — à trajetória original, conforme ilustrado na figura. Considere, também, que a relação entre a potência p da bomba, em megatons, e o ângulo θ, em radianos, estejam relacionados pela expressão θ = πp/(2p + 200)
. Com base nas informações do texto, julgue os itens de 66 a 79, desprezando todos os efeitos de atração gravitacional entre a Terra e o asteroide.
Caso a bomba tivesse falhado e tivesse havido choque do asteroide contra a superfície da Terra, levantando uma camada de poeira que se estendesse além da ionosfera e transformando a atmosfera terrestre em uma camada homogênea de índice de refração superior a um, então, considerando-se o espaço sideral como um meio homogêneo de índice de refração unitário, é correto concluir que a nova atmosfera terrestre funcionaria como lente divergente, o que acarretaria a diminuição da temperatura da Terra, incluindo-se a da sua atmosfera, o que poderia ter resultado na extinção de diversas espécies existentes na Terra.
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Questão de prova oficial, com o gabarito definitivo publicado pela banca. Reproduzida para fins de estudo.





