FUVEST 2010 — questão 85 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 c, velocidade da luz no vácuo, o valor de .
A partícula neutra conhecida como méson é instável e decai, emitindo duas partículas, com massas iguais, uma positiva e outra negativa, chamadas, respectivamente, méson e méson . Em um experimento, foi observado o decaimento de um , em repouso, com emissão do par e . Das figuras abaixo, qual poderia representar as direções e sentidos das velocidades das partículas e no sistema de referência em que o estava em repouso?
a) [Duas setas de mesmo tamanho partindo do mesmo ponto, uma para cima e outra para baixo, na mesma reta.]
b) [Duas setas partindo de um mesmo ponto: uma para cima e outra para baixo e para a direita, formando um ângulo obtuso.]
c) [Duas setas partindo de um mesmo ponto: uma para cima e outra para cima e para a direita, formando um ângulo agudo.]
d) [Duas setas perpendiculares partindo de um mesmo ponto: uma para cima e outra para a direita.]
e) [Duas setas perpendiculares partindo de um mesmo ponto: uma para cima e outra para a esquerda.]
(Enunciado e figura: Vestibular FUVEST 2010, 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: como podem sair as duas partículas, sabendo que a partícula original estava parada.
Passo 1 — o que se conserva. No decaimento só agem forças internas, então a quantidade de movimento total se conserva. Antes, o estava em repouso: quantidade de movimento zero. Depois, a soma das duas tem de continuar zero:
Passo 2 — interpretar. As duas velocidades têm a mesma direção, sentidos opostos e, como as massas são iguais, o mesmo módulo. É a figura (A): duas setas iguais, opostas, na mesma reta.
Por que não as outras: em (B), (C), (D) e (E), as duas setas não estão na mesma reta. A soma de dois vetores que não são opostos nunca dá zero: sobraria quantidade de movimento, criada do nada.
⚠️ A armadilha: a alternativa D ou E, imaginando que as cargas opostas “empurram” as partículas para direções diferentes. A atração elétrica entre elas é força interna: pode mudar as velocidades, mas sempre mantendo a soma das quantidades de movimento igual a zero.
A ideia em uma frase: se o sistema parte do repouso e só há forças internas, os pedaços saem em sentidos opostos, com quantidades de movimento de mesmo módulo.
Resposta: alternativa A.
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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