ITA 2014 — questão 17 de Física

Enunciado em texto

Constantes dadas na prova (símbolos adotados nesta prova): $g$: módulo da gravidade na superfície da Terra. $G$: constante gravitacional universal. $c$: velocidade da luz no vácuo. $\hbar$: constante de Planck reduzida.

Um disco rígido de massa $M$ e centro $O$ pode oscilar sem atrito num plano vertical em torno de uma articulação $P$. O disco é atingido por um projétil de massa $m \ll M$ que se move horizontalmente com velocidade $\vec{v}$ no plano do disco. Após a colisão, o projétil se incrusta no disco e o conjunto gira em torno de $P$ até o ângulo $\theta$. Nestas condições, afirmam-se:

[Figura: à esquerda, um disco de centro $O$ pendurado por uma articulação $P$ (perto da borda de cima) num suporte horizontal; o projétil $m$ vem da esquerda, na horizontal, com velocidade $\vec{v}$, um pouco abaixo da altura de $O$; seta $\vec{g}$ para baixo. À direita, “Projétil+disco”: o disco girado em torno de $P$, com o segmento $PO$ formando o ângulo $\theta$ com a vertical e o projétil cravado na borda.]

I. A quantidade de movimento do conjunto projétil+disco se mantém a mesma imediatamente antes e imediatamente depois da colisão.

II. A energia cinética do conjunto projétil+disco se mantém a mesma imediatamente antes e imediatamente depois da colisão.

III. A energia mecânica do conjunto projétil+disco imediatamente após a colisão é igual à da posição de ângulo $\theta/2$.

É (são) verdadeira(s) apenas a(s) assertiva(s)

A) I.

B) I e II.

C) I e III.

D) II e III.

E) III.

(Enunciado e figura: Vestibular ITA 2014, prova de Física — ITA.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA).