FUVEST 2011 — questão 14 de Física

Enunciado em texto
Um gavião avista, abaixo dele, um melro e, para apanhá-lo, passa a voar verticalmente, conseguindo agarrá-lo. Imediatamente antes do instante em que o gavião, de massa g, agarra o melro, de massa g, as velocidades do gavião e do melro são, respectivamente, km/h na direção vertical, para baixo, e km/h na direção horizontal, para a direita, como ilustra a figura acima. Imediatamente após a caça, o vetor velocidade do gavião, que voa segurando o melro, forma um ângulo com o plano horizontal tal que tg é aproximadamente igual a
[Figura: a seta desce verticalmente e a seta chega horizontalmente, da esquerda, no mesmo ponto. Desse ponto sai a seta , para baixo e para a direita, formando o ângulo com uma linha horizontal tracejada.]
a) 20.
b) 10.
c) 3.
d) 0,3.
e) 0,1.
(Enunciado e figura: Vestibular FUVEST 2011, 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 da velocidade do conjunto gavião + melro logo depois da captura.
Passo 1 — por que conservar a quantidade de movimento. A captura dura um instante muito curto. Nesse intervalo, as forças entre os dois pássaros (internas) são enormes comparadas ao peso, e o impulso das forças externas é desprezível. Então a quantidade de movimento do conjunto se conserva, em cada direção.
Passo 2 — as duas componentes. Como só queremos uma razão, podemos deixar as massas em kg e as velocidades em km/h:
(a componente vertical vem só do gavião, a horizontal só do melro).
Passo 3 — a tangente do ângulo. Depois da captura, : a velocidade tem a mesma direção da quantidade de movimento total. O ângulo com a horizontal é dado por:
⚠️ A armadilha: dividir só as velocidades, , e marcar a (C). O que se conserva é a quantidade de movimento, e o gavião tem o triplo da massa do melro. Inverter a razão (horizontal sobre vertical) dá 0,1, a (E).
A ideia em uma frase: num choque rápido, a quantidade de movimento se conserva em cada direção: a velocidade final aponta para onde aponta a soma dos vetores m·v.
Resposta: alternativa B (tg α ≈ 10).
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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