OBA 2010 · Nível 3 (6º ao 9º ano): prova com gabarito

(1 ponto) Em 2009 comemoramos o Ano Internacional da Astronomia e com a ajuda do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, CNPQ, conseguimos recursos para enviar para cada escola participante da OBA de 2009 e 2010, uma luneta chamada Galileoscópio, como esta mostrada na figura ao lado.

1a) (0,25 pontos) Depois que sua escola receber o Galileoscópio, deverá montar duas oculares (as lentes onde encostamos os olhos). A ocular principal permite aumento de 25 vezes, a secundária ou galileana permite aumento de 17 vezes, mas se juntarmos as duas no tubo Barlow dobra o aumento da ocular principal. Qual é o aumento máximo do Galileoscópio?

1b) (0,75 pontos)(0,25 pontos cada acerto) Desde que a luneta seja usada sobre um tripé você poderá ver a Lua, aglomerados estelares e Planetas. Coloque abaixo de cada imagem observada com o Galileoscópio, o nome do que está sendo observado. (Dica: as estrelas da imagem do meio são azuis, novinhas, com temperatura superficial de 30.000 °C.)

Resposta 1b₁):

Resposta 1b₂):

Resposta 1b₃):

(1 ponto) Enviamos às escolas participantes da OBA, todo ano, algumas sugestões de atividades práticas para serem feitas com seus alunos. Esta foi uma delas.

2a) (0,5 ponto) Faça um quadrado ao redor da constelação de Órion na imagem ao lado.

2b) (0,5 ponto) Faça um X sobre a estrela Sirius na imagem ao lado.

(1 ponto) Nas atividades práticas da OBA de 2009 mostramos aos professores como poderiam representar os volumes dos planetas e estrelas, em escala. Nas atividades práticas de 2010 sugerimos, por escrito, como mostrar as distâncias dos planetas ao Sol, em escala. Nesta pergunta vamos pedir para você fazer algumas comparações em escalas. Depois da prova, se quiser, pode olhar em www.pontociencia.org.br no link de astronomia dentro do link de Física.

(0,2 pontos cada acerto) Vamos representar a Terra por uma bola de futebol. Com esta escala, coloque dentro dos parênteses da direita o número dos objetos da esquerda que deveriam, aproximadamente, ser representados por cada um deles nesta escala adotada.

(1) Sol | ( ) Área central do campo de futebol

(2) Lua | ( ) Júpiter

(3) Júpiter | ( ) Vaca

(4) Nossa Galáxia | ( ) Órbita da Terra

(5) Aglomerado das Plêiades (estrelas azuis e novinhas com temperaturas de cerca de 30.000 °C) | ( ) Bola de Tênis

(1 ponto) Você já deve ter reparado que num globo terrestre sempre tem a linha do Equador (divide a Terra em dois hemisférios) e as linhas dos trópicos de Capricórnio e de Câncer (os quais são as latitudes extremas nas quais o Sol ainda fica a pino – nos Solstícios), além dos círculos Polares.

4a) (0,2 pontos) (0,1 ponto cada acerto) Desenhe no mapa ao lado as linhas do: (a) Equador e (b) Trópico de Capricórnio.

4b) (0,3 pontos) Em recente visita a Porto Alegre (que está abaixo do Trópico de Capricórnio, como você sabe), vimos uma casa quadrada cujas paredes estavam perfeitamente alinhadas com os pontos cardeais principais. Em cada parede havia uma janela. Por qual delas o Sol jamais entra diretamente? Sugestão: desenhe a tal casa sobre o RS no mapa dado!

Resposta 4b): Justifique sua resposta.

4c) (0,5 ponto) Imagine que exista uma casa idêntica, porém em Boa Vista, capital de Roraima, a qual está no hemisfério norte. Por que não existe nesta casa uma janela pela qual o Sol jamais entra diretamente? Sugestão: desenhe a tal casa sobre RR no mapa dado!

Resposta 4c): Justifique sua resposta.

ATENÇÃO: ALUNOS DOS DOIS ÚLTIMOS ANOS/SÉRIES DO ENSINO FUNDAMENTAL NÃO PODEM RESPONDER A ESTA QUESTÃO. ESTES ALUNOS DEVEM RESPONDER A QUESTÃO SEGUINTE, A 5*.

(1 ponto) Em quase todo livro didático podemos ler sobre a “cintilação das estrelas”, além do que, qualquer um que olhar para o céu verá as estrelas cintilarem, ou seja, elas parecem “dançar” ou “piscar”. A luz das estrelas somente cintila, pisca ou dança quando atravessa nossa atmosfera, porque esta é composta de camadas de diferentes temperaturas e densidades e que estão em movimento todo o tempo. A luz, quando passa por estas camadas vai sendo desviada para um lado e para o outro, do seu caminho original, dando a impressão de que a estrela está “piscando” .

5a) (0,2 ponto) Um astronauta, quando em órbita ao redor da Terra, também vê as estrelas cintilarem? Justifique sua resposta!

5b) (0,4 ponto) Quando em 20/07/1969 Neil Armstrong e Edwin Aldrin, pousaram na Lua, eles viram as estrelas piscando para eles? Justifique sua resposta!

5c) (0,4 ponto) Quando algum astronauta (talvez você) pousar em Marte, ele verá as estrelas cintilando para ele? Justifique sua resposta!

(1 ponto) O veículo de sondagem VS-30 é desenvolvido pelo Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE) para realizar experimentos em ambiente de microgravidade. Não possuindo energia suficiente para atingir a velocidade orbital, tais foguetes descrevem uma trajetória aproximadamente parabólica e retornam à superfície terrestre, conforme ilustrado na Figura abaixo. O VS-30 possui um único motor-foguete, denominado S30. Este motor funciona por 30 segundos, levando o foguete a 25 km de altitude. Findo o combustível, o S30 é descartado e cai. Conforme mostrado na Figura abaixo, o que restou do foguete, a carga útil, continua, por inércia, o seu vôo ascendente, mas, em função da ação da gravidade e do atrito com a atmosfera terrestre (até 100 km de altitude), sua velocidade é reduzida até alcançar a altitude máxima (apogeu). A partir do apogeu a carga útil, atraída pela gravidade terrestre, inicia o seu movimento de retorno à superfície terrestre. Para atenuar a velocidade de impacto com a superfície terrestre, a carga-útil é dotada de um sistema de paraquedas. Caso contrário, o impacto com o solo danificaria os experimentos levados ao espaço.

6a) (0,25 pontos): A partir da Figura acima qual é o apogeu da carga útil do VS-30?

6b) (0,25 pontos) A distância entre o ponto de lançamento do foguete e o ponto de impacto da carga útil é denominada alcance. A partir da Figura acima qual é o alcance do VS-30?

6c) (0,5 ponto) Acima dos 100 km de altitude, são estabelecidas as condições de microgravidade, ou seja, qualquer objeto solto no interior da carga útil do foguete flutuará, tal qual os astronautas flutuam no interior das suas espaçonaves. A partir da Figura acima qual é o tempo de microgravidade (em segundos) proporcionado pelo vôo do VS-30?

(1 ponto) Desde o lançamento do Sputnik, em 1957, foram colocados em órbita da Terra 5.000 satélites, aproximadamente. Desses, apenas uma parcela continua operacional. A Figura ao lado apresenta a quantidade de satélites atualmente em operação, de acordo com o tipo de órbita que descrevem ao redor da Terra. Os satélites de órbita baixa (LEO) orbitam entre 200 e 10.000 km acima da superfície da Terra. Aqueles de órbita intermediária (MEO) situam-se entre 10.000 e 35.786 km, enquanto os geoestacionários (GEO) localizam-se a 35.786 km. Há ainda uma classe especial, que ocupam órbitas de grande excentricidade, denominadas HEO.

7a) (0,5 ponto) Qual o total de satélites operacionais existentes em órbita da Terra?

7b) (0,5 ponto) Na maior parte dos casos, os satélites continuam em órbita ao redor da Terra, mesmo depois de pararem de funcionar. Eles viram lixo espacial. Considerando-se o número de satélites já lançados e a quantidade dos satélites operacionais, estime a quantidade de lixo espacial existente em órbita ao redor da Terra.

(1 ponto) Os satélites de sensoriamento remoto levam a bordo sensores que captam imagens da superfície terrestre. Uma das características dos sensores é a resolução espacial, a qual é sua capacidade de identificar objetos em função do tamanho destes. Um sensor com resolução espacial de 1 metro, por exemplo, é capaz de detectar objetos como árvores, casas, etc. Imagens obtidas por um sensor com resolução espacial acima de 250 m, podem ser utilizadas para estudar áreas e fenômenos continentais e oceânicos de grande proporção, por exemplo, correntes marítimas e o deslocamento de massas de ar. Desse modo, dependendo da resolução espacial, e de outras características dos sensores, as imagens de satélite são utilizadas no estudo de diferentes objetos, áreas, fenômenos e ambientes da superfície terrestre.

(0,3 pontos para cada acerto) (0,1 de bônus se acertar os 3) Com base nessas informações, associe as imagens com diferentes tipos de resolução espacial (coluna da esquerda) com a aplicação mais adequada (coluna da direita).

( 1 ) Imagens com resolução espacial de 1m | ( ) Mapear áreas desmatadas (Considerando a área mínima mapeada de 900 m², isto é, 30 x 30 m)

( 2 ) Imagens com resolução espacial de 30 m | ( ) Identificar aviões em pista de aeroporto

( 3 ) Imagens com resolução espacial de 1.000 m | ( ) Acompanhar deslocamentos de frentes frias

(1 ponto) Para ajudar a população a escolher eletrodomésticos mais econômicos ou produtos que apresentem os melhores níveis de eficiência energética dentro de cada categoria, proporcionando assim economia na conta de energia elétrica, a ELETROBRAS disponibiliza aos fabricantes um selo de qualidade, chamado selo PROCEL. Este selo também estimula a fabricação e a comercialização de produtos mais eficientes, contribuindo para o desenvolvimento tecnológico e a preservação do meio ambiente.

Explique quais são as vantagens de se comprar produtos eletrodomésticos que tenham o selo PROCEL.

(1 ponto) Toda residência tem lâmpadas, as quais ficam acesas por várias horas, todos os dias do ano, durante a noite. No valor da conta de luz, cerca de ¼ (um quarto) é relacionado com a iluminação da residência.

10a) (0,5 ponto) As lâmpadas incandescentes mais comuns são de 40 W, 60 W e 100 W (W = Watts e representa a potência consumida pela lâmpada). Elas gastam mais energia do que as fluorescentes compactas equivalentes de 9 W, 15 W e 25 W. Como podemos diminuir o consumo com a iluminação nas residências?

10b) (0,5 ponto) Sabendo que o consumo da lâmpada fluorescente é cerca de ¼ (um quarto) do consumo da lâmpada incandescente, se você possui uma lâmpada de 100 W numa sala, por qual lâmpada fluorescente você precisa substituir?

ATENÇÃO: SOMENTE OS ALUNOS DOS DOIS ÚLTIMOS ANOS/SÉRIES DO ENSINO FUNDAMENTAL DEVEM RESPONDER A ESTA QUESTÃO, A 5*. OS OUTROS NÃO PODEM RESPONDER A ESTA QUESTÃO.

(1 ponto) No passado as caravanas que cruzavam os desertos se guiavam pelas estrelas. Colombo se guiou pelas estrelas para chegar na América. Ainda hoje nossas naves espaciais que vão para outros planetas se guiam pelas estrelas! Vamos mostrar um pouco disso para você. Não se assuste! Mostramos em OBAs passadas (mas isso também está em livros didáticos) como encontrar o Pólo Sul Celeste (PSC): basta prolongar a distância entre as estrelas da “haste” principal da constelação do Cruzeiro do Sul, a partir do pé da cruz, por 4,5 vezes no sentido da estrela da cabeça da cruz para aquela do pé da cruz que você chega ao PSC. Este é um ponto imóvel da esfera celeste. No hemisfério norte, no Pólo Norte Celeste (PNC), tem uma estrela brilhante, imóvel também, claro, chamada Polar.

5*a) (0,2 ponto) Suponha que você esteja num barco exatamente sobre a linha do Equador. Neste caso, a quantos graus acima do horizonte você vai ver a Polar e o PSC?

5*b) (0,3 ponto) Suponha que as correntes oceânicas moveram seu barco sem seu controle durante o dia, mas quando a noite chegou você viu que a Polar estava bem acima do horizonte e não via mais o PSC. Para qual hemisfério o seu barco foi levado? Norte ou Sul?

5*c) (0,5 ponto) Suponha que as correntes oceânicas moveram seu barco sem seu controle durante muitos dias e noites nubladas. Quando você finalmente conseguiu ver estrelas observou a Polar exatamente sobre sua cabeça (o zênite). Em que lugar da Terra você está?