FMABC 2022 — questão 55 de Física
Enunciado em texto
Um dos esportes mais prestigiados dos Jogos Olímpicos de Inverno, o Curling é uma modalidade na qual os jogadores lançam pedras que deslizam sobre uma superfície de gelo em direção a um alvo. A equipe que, ao lançar, consegue posicionar a pedra mais próxima desse alvo vence a partida.
[Foto: um jogador de curling agachado sobre o gelo, logo depois de soltar uma pedra (cinza, com alça amarela), que desliza à frente dele.]
(https://www.cbdg.org.br.)
Uma das jogadas típicas do Curling ocorre quando um jogador lança sua pedra na direção das pedras do adversário com o intuito de retirá-las do jogo, como mostra a figura.
[Figura (vista de cima): à esquerda, a pedra vermelha, com uma seta horizontal para a direita indicando a velocidade v; à direita, as pedras amarelas 1 e 2, encostadas uma na outra e alinhadas com a direção do movimento da vermelha (a 1 mais perto dela). As três pedras têm o mesmo tamanho.]
Considere que um jogador de Curling lance sua pedra vermelha na direção de duas pedras adversárias amarelas, 1 e 2, que estão juntas, alinhadas e em repouso, atingindo-as com uma velocidade v. Sabe-se que as colisões foram todas frontais, elásticas e que a pedra vermelha ficou parada após a colisão. Assim, afirma-se que
(A) as pedras 1 e 2 deslocaram-se para a frente, com velocidades e v, respectivamente.
(B) a pedra 1 ficou parada e a pedra 2 deslocou-se para a frente com velocidade igual a v.
(C) as pedras 1 e 2 deslocaram-se para a frente e juntas, com velocidade igual a v.
(D) as pedras 1 e 2 deslocaram-se para a frente e juntas, com velocidade igual a .
(E) a pedra 1 ficou parada e a pedra 2 deslocou-se para a frente com velocidade igual a .
(Enunciado e figura: Vestibular FMABC 2022, Medicina, Prova de Conhecimentos Gerais — FMABC/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao Centro Universitário FMABC e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: como saem as pedras amarelas depois que a vermelha, a v, bate nelas e para.
Passo 1 — as leis da colisão. As pedras de curling têm todas a mesma massa m (é pedra oficial, padronizada). Numa colisão, a quantidade de movimento se conserva; se ela é elástica, a energia cinética também se conserva. Antes do choque, só a vermelha se move:
Passo 2 — o que acontece em cada choque. Num choque frontal e elástico entre massas iguais, as pedras trocam de velocidade. A vermelha bate na 1: a vermelha para (é o que o enunciado diz) e a 1 sai com v. Logo em seguida a 1 bate na 2, que está parada: a 1 para e a 2 sai com v. É o mesmo que acontece no “pêndulo de Newton”, aquele brinquedo de bolinhas penduradas.
Passo 3 — testar a alternativa B nas duas leis. Depois de tudo, só a pedra 2 se move, com v:
As duas grandezas batem com o “antes”. A B está certa.
Por que não as outras:
• (A): quantidade de movimento , maior do que a inicial. Impossível;
• (C): duas pedras a v somam , o dobro da inicial. Impossível;
• (D): a quantidade de movimento confere (), mas a energia cinética fica , metade da inicial. Isso é colisão inelástica, contra o enunciado;
• (E): sobra só de quantidade de movimento, metade da inicial. Impossível.
⚠️ A armadilha: a (D), que é o resultado de uma colisão em que as pedras “grudam”. Ela conserva a quantidade de movimento e por isso parece certa, mas perde metade da energia cinética, e o enunciado diz que as colisões são elásticas.
A ideia em uma frase: em choque frontal e elástico entre massas iguais, as velocidades são trocadas; numa fila de pedras, o movimento passa adiante até a última.
Resposta: alternativa B (a pedra 1 fica parada e a 2 sai com velocidade 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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