FACISB 2018 — questão 64 de Física

Gabarito BDinâmica — impulso como área sob o gráfico força × tempo numa colisãoProcesso Seletivo Medicina · Prova Objetiva

Enunciado da questão 64 de Física do FACISB 2018 — Enunciado — imagem da prova

Enunciado em texto

Duas esferas idênticas, A e B, de massa 400 g cada uma, movem-se em linha reta sobre uma superfície horizontal, em sentidos opostos, e colidem frontalmente. As velocidades da esfera A imediatamente antes e depois da colisão são, respectivamente, $V_A$ = 6 m/s e $V'_A$ = – 2 m/s, conforme a figura.

[Figura: “Antes” — A, à esquerda, com velocidade $V_A$ para a direita; B, à direita, movendo-se para a esquerda. “Durante” — A e B em contato, com a força $F_{AB}$ (de A sobre B) para a direita. “Depois” — A com velocidade $V'_A$ para a esquerda e B movendo-se para a direita. Embaixo, uma seta para a direita indica o sentido positivo (⊕).]

O gráfico representa a intensidade da força trocada entre as esferas ( $F_{AB}$ ) no intervalo de tempo de 0,02 s de duração da colisão.

[Gráfico: $F_{AB}$ (N) × t (s). A força é nula, sobe em linha reta até o valor máximo F e desce em linha reta até zero; o triângulo tem base de 0,02 s.]

O módulo máximo da força trocada entre as esferas, indicado no gráfico por F, é

(A) 100 N.

(B) 320 N.

(D) 180 N.

(E) 200 N.

(Enunciado e figura: Vestibular FACISB 2018 — FACISB/Vunesp.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade de Ciências da Saúde de Barretos Dr. Paulo Prata (FACISB) e à Fundação VUNESP.

Resolução comentada

O que a questão pede: o pico F da força durante a colisão.

Passo 1 — o impulso sobre A. É a variação da quantidade de movimento de A (m = 0,4 kg), com o sentido positivo para a direita:

$I = m\,(V'_A - V_A) = 0{,}4 \times (-2 - 6)$

$I = -3{,}2\ \text{N}\cdot\text{s}$

Em módulo, 3,2 N·s. A força que B faz em A tem a mesma intensidade de $F_{AB}$ (ação e reação), então o gráfico também descreve o impulso sobre A.

Passo 2 — impulso é a área do gráfico. A área do triângulo de base 0,02 s e altura F:

$\frac{0{,}02 \times F}{2} = 3{,}2$

$F = \frac{3{,}2}{0{,}01} = 320\ \text{N}$

⚠️ A armadilha: esquecer que a velocidade troca de sinal e fazer 0,4 × (6 − 2) = 1,6 N·s; aí F sai 160 N (alternativa C). Outro erro é tomar a área como F × 0,02 (retângulo), o que dá metade do valor certo.

A ideia em uma frase: a área do gráfico F × t é o impulso, igual a m·Δv — com Δv contando a inversão de sentido.

Resposta: alternativa B (320 N).

Vídeo em breve

A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.

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