FUVEST 2007 — questão 11 de Física
Enunciado em texto
Observação: Nas questões em que for necessário, adote para g, aceleração da gravidade na superfície da Terra, o valor de ; para a massa específica (densidade) da água, o valor de ; para o calor específico da água, o valor de ; para uma caloria, o valor de 4 joules.
Perto de uma esquina, um pipoqueiro, P, e um “dogueiro”, D, empurram distraidamente seus carrinhos, com a mesma velocidade (em módulo), sendo que o carrinho do “dogueiro” tem o triplo da massa do carrinho do pipoqueiro. Na esquina, eles colidem (em O) e os carrinhos se engancham, em um choque totalmente inelástico. Uma trajetória possível dos dois carrinhos, após a colisão, é compatível com a indicada por
[Figura: cruzamento de duas ruas, visto de cima. O carrinho P vem da esquerda, andando para a direita; o carrinho D vem de baixo, andando para cima; eles se encontram no ponto O. De O saem cinco trajetórias tracejadas, terminando nos carrinhos amassados: A, na vertical, para cima; B, para cima e levemente para a direita (cerca de 70° com a horizontal); C, a cerca de 45°; D, mais deitada (cerca de 25° com a horizontal); E, na horizontal, para a direita.]
a) A
b) B
c) C
d) D
e) E
(Enunciado e figura: Vestibular FUVEST 2007, 1ª fase, prova V — Fuvest/USP.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à FUVEST.
Resolução comentada
O que a questão pede: a direção em que os carrinhos engatados saem depois do choque.
Passo 1 — o que se conserva. Durante o choque, as forças entre os carrinhos são internas; as externas (atritos) são pequenas perto delas nesse instante curto. Então a quantidade de movimento do conjunto se conserva, em cada direção. A direção da velocidade final é a direção da quantidade de movimento total.
Passo 2 — as quantidades de movimento antes. Chame de a massa do carrinho de pipoca e de a velocidade dos dois:
Passo 3 — a direção depois. O conjunto sai na direção da soma desses dois vetores. O ângulo θ com a horizontal é tal que
Isso dá θ ≈ 72°: a trajetória vai para cima e um pouco para a direita, bem mais perto da vertical do que da horizontal. É a trajetória B.
Por que não as outras: A (vertical) exigiria que o pipoqueiro não tivesse quantidade de movimento; E (horizontal), o mesmo para o dogueiro; C (45°) exigiria quantidades de movimento iguais, ou seja, massas iguais; D (deitada) daria mais peso ao carrinho mais leve.
⚠️ A armadilha: achar que, com velocidades iguais, os carrinhos saem "no meio", a 45° (trajetória C). O que se soma é a quantidade de movimento, , e o carrinho de massa tripla "manda" três vezes mais.
A ideia em uma frase: num choque, a quantidade de movimento total se conserva: o conjunto sai na direção da soma vetorial dos mv, e o mais pesado puxa a trajetória para o seu lado.
Resposta: alternativa B (trajetória B, com tg θ = 3).
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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