FAMECA 2014 — questão 38 de Física

Gabarito CDinâmica — conservação da quantidade de movimento numa “explosão”Medicina · 1º dia · Conhecimentos Gerais
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 38 de Física do FAMECA 2014

Enunciado em texto

Em um experimento de laboratório, uma mola de massa desprezível inicialmente comprimida é liberada e, ao distender-se, empurra um carrinho, ao qual está presa, e uma caixa apoiada sobre ele. Antes da distensão da mola, o conjunto estava em repouso. Quando a caixa perde o contato com a mola, sua velocidade tem módulo v em relação ao solo.

[Figura: ANTES — a caixa sobre o carrinho, encostada na mola comprimida, tudo em repouso. DEPOIS — a caixa se afasta para a esquerda (“movimento da caixa”, seta para a esquerda) e o carrinho, com a mola distendida, para a direita (“movimento do carro”, seta para a direita).]

Desprezando-se todos os atritos e sabendo que a massa do carrinho sem a caixa é 5 vezes maior do que a massa da caixa, o módulo da velocidade adquirida pelo carrinho, em relação ao solo, no instante em que a mola para de empurrar a caixa é

(A) 43⋅v\dfrac{4}{3} \cdot v

(B) 65⋅v\dfrac{6}{5} \cdot v

(C) 15⋅v\dfrac{1}{5} \cdot v

(D) 68⋅v\dfrac{6}{8} \cdot v

(E) 85⋅v\dfrac{8}{5} \cdot v

(Enunciado e figura: Vestibular FAMECA 2014, Conhecimentos Gerais — FAMECA/Vunesp.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade de Medicina de Catanduva (FAMECA/UNIFIPA) e à Fundação VUNESP.

Resolução comentada

O que a questão pede: a velocidade do carrinho quando a caixa sai com velocidade v.

Passo 1 — o sistema é isolado na horizontal. A força da mola é interna (empurra a caixa de um lado e o carrinho do outro). Sem atrito, não há força externa horizontal, e a quantidade de movimento total se conserva. No início ela é zero, pois tudo está parado.

Passo 2 — a conta. Chame de m a massa da caixa; o carrinho tem 5m. Depois, as duas quantidades de movimento têm o mesmo módulo e sentidos opostos:

m v=5m Vm\,v = 5m\,V

V=v5=15⋅vV = \frac{v}{5} = \frac{1}{5} \cdot v

Conferindo: o carrinho é 5 vezes mais pesado, então sai 5 vezes mais devagar. Faz sentido.

⚠️ A armadilha: achar que o carrinho, por estar preso à mola, sai mais rápido que a caixa, ou somar a massa da caixa à do carrinho (6m). O enunciado diz que a massa 5m já é a do carrinho sem a caixa, e a caixa se separa dele.

A ideia em uma frase: partindo do repouso, as duas partes saem com quantidades de movimento iguais e opostas: quem tem mais massa sai mais devagar.

Resposta: alternativa C (15⋅v\frac{1}{5} \cdot v).

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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