Velocidade de escape não é a velocidade mínima para escaparm
Por: Duane D.
02 de Setembro de 2015

Velocidade de escape não é a velocidade mínima para escaparm

Física Ensino Médio Velocidade EM Conservação de energia Energia Cinética EsSA Energia potencial

Olá, pessoal. Tudo certo?

Hoje farei um artigo um pouco mais curto mas muito importante conceitualmente! O tema de hoje é: velocidade de escape!
Todo aluno do Ensino Médio está cansado de ler/saber que velocidade de escape é a velocidade mínima que um corpo deve ter para sair da Terra! Vamos ver algumas definições que encontramos na internet:

Brasil Escola: "Essa é a velocidade necessária para que um corpo se livre do campo gravitacional da Terra. Como vemos, a velocidade de escape de um corpo, lançado a partir da superfície da Terra, não depende da massa (m) desse corpo."

Mundo Educação: "Para que consigamos lançar um objeto para fora de nossa atmosfera, ou melhor, para lançarmos um corpo a partir da superfície de um planeta, com velocidade inicial v0 é possível que esse corpo não mais retorne ao planeta, desde que o valor de v0 seja igual ou maior que uma velocidade vE denominada velocidade de escape."

O fato é: estas duas definições ou exemplificações estão ERRADAS! Um corpo pode sair da Terra com uma velocidade minúscula! Desconsiderando a falta de ar, um pássaro poderia sair da Terra e nunca mais voltar! Você pode me dizer: "mas eu já calculei esta velocidade! Como assim, você me diz que um corpo pode sair da Terra e nunca mais voltar com qualquer velocidade!?" Simples! Basta ele ter um motor!

Podemos calcular a velocidade de escape de um planeta, fazendo a conservação de energia. As energias potencial gravitacional e a cinética que ele tem em solo devem ser iguais às energias potencial gravitacional e cinética que ele terá em um ponto muito distante!

 

-\frac{GM_Tm}{R_T} + \frac{mv^2}{2} = -\frac{GM_Tm}{R_\infty} + \frac{mv_\infty^2}{2}

 

Todas as variáveis com o índice T são referentes ao nosso planeta e as com índice \infty se referem ao infinito. 

Quando o corpo tender ao infinito, sua velocidade deverá ser nula! Desta forma, estamos dizendo que ele só irá parar no infinito! Quando ele tender ao infinito, a distância entre ele e a Terra será tão grande, que a energia potencial entre os dois corpos será nula. Portanto os dois termos da direita se anulam! Temos então:

\frac{GM_Tm}{R_T} = \frac{mv^2}{2}

v = \sqrt{\frac{2GM_T}{R_T}}

A equação acima resultará em \approx 11,2 km/s !

Perceba que toda a nossa dedução não disse nada sobre energia interna de um corpo ou energia de propulsão! Esta velocidade só é a velocidade de escape para corpos que NÃO TEM MOTOR/PROPULSÃO! Se você quiser jogar uma pedra para o infinito, você terá que jogar nesta velocidade! Mas um foguete pode sair da Terra e nunca mais voltar, com uma velocidade constante de qualquer módulo! Portanto, velocidade de escape é: a velocidade mínima que um corpo SEM AUTO-PROPULSÃO precisa para sair da Terra e nunca mais voltar!

Como exercício: use as equações acima, e descubra qual deveria ser a massa de um planeta com o mesmo tamanho da Terra para que nem a luz conseguisse escapar dele! Ou então, descubra qual deveria ser o raio da Terra para que nem a luz conseguisse escapar dela! Neste caso, teríamos um planeta impossível de se ver, já que a luz dele nunca iria para o espaço!

Espero que gostem deste rápido artigo!
Abraços. 

 

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Duane D.
Leme / SP
Duane D.
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