OBF 2023 (1ª fase, Nível III) — questão 15 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: comparar as forças que um aplica no outro e as variações de momento linear do caminhão e do mosquito.

Passo 1 — as forças. A força do caminhão no mosquito e a força do mosquito no caminhão são um par ação e reação (3ª lei de Newton): têm sempre o mesmo módulo, em cada instante do choque, e sentidos opostos. Então as forças médias também são iguais:

$$F_c = F_m$$

Passo 2 — as variações de momento. Pelo teorema do impulso, a variação de momento de um corpo é a força sobre ele vezes o tempo de atuação. As duas forças são iguais em módulo e agem durante o mesmo intervalo Δt (o tempo do contato):

$$\Delta p_m = F_c\,\Delta t \quad \text{e} \quad \Delta p_c = F_m\,\Delta t$$

$$\Delta p_c = \Delta p_m$$

É a conservação do momento do sistema caminhão + mosquito: o que um ganha, o outro perde.

Passo 3 — por que o mosquito “sofre” mais. A mesma força e o mesmo Δp produzem efeitos muito diferentes porque as massas são muito diferentes: a variação de velocidade é Δp/m. Para o mosquito, de massa minúscula, a mudança de velocidade é enorme; para o caminhão, é imperceptível.

⚠️ A armadilha: achar que o caminhão, por ser maior, aplica força maior (alternativas A, B e C), ou que sofre variação de momento maior (D). O que é muito diferente é a variação de velocidade, não a de momento.

A ideia em uma frase: ação e reação têm o mesmo módulo e agem pelo mesmo tempo: forças iguais e variações de momento iguais; o que muda é a variação de velocidade.

Resposta: alternativa E ($F_c = F_m$ e $\Delta p_c = \Delta p_m$).