PUC-RS 2016 — questão 3 de Física
Enunciado em texto
INSTRUÇÃO: Para responder à questão 3, analise a situação a seguir.
Duas esferas – A e B – de massas respectivamente iguais a 3 kg e 2 kg estão em movimento unidimensional sobre um plano horizontal perfeitamente liso, como mostra a figura 1.
Figura 1:
[Figura: sobre um eixo x horizontal, a esfera A à esquerda, com seta para a direita, e a esfera B à direita, com seta para a esquerda: uma vai ao encontro da outra.]
Inicialmente as esferas se movimentam em sentidos opostos, colidindo no instante . A figura 2 representa a evolução das velocidades em função do tempo para essas esferas imediatamente antes e após a colisão mecânica.
Figura 2:
[Gráfico v × t: antes de , a velocidade de A é constante e positiva (linha alta) e a de B é constante e negativa (linha abaixo do eixo). A partir de , uma única linha, rotulada “A e B”, constante e positiva, mais baixa que a velocidade inicial de A.]
Sobre o sistema formado pelas esferas A e B, é correto afirmar:
(A) Há conservação da energia cinética do sistema durante a colisão.
(B) Há dissipação de energia mecânica do sistema durante a colisão.
(C) A quantidade de movimento total do sistema formado varia durante a colisão.
(D) A velocidade relativa de afastamento dos corpos após a colisão é diferente de zero.
(E) A velocidade relativa entre as esferas antes da colisão é inferior à velocidade relativa entre elas após colidirem.
(Enunciado e figura: Concurso Vestibular PUC-RS 2016 (Verão) — PUCRS.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS).
Resolução comentada
O que a questão pede: classificar a colisão a partir do gráfico das velocidades.
Passo 1 — ler o gráfico. Depois de há uma só linha para “A e B”: as duas esferas saem com a mesma velocidade, juntas. Isso é uma colisão perfeitamente inelástica.
Passo 2 — o que se conserva.
• Quantidade de movimento: o plano é liso e, na horizontal, não há força externa; as forças da colisão são internas. O momento total se conserva. Isso derruba a (C).
• Energia cinética: na colisão perfeitamente inelástica a perda de energia cinética é a máxima possível; ela vira calor, som e deformação. Há dissipação. A (B) é correta e a (A) é falsa.
Passo 3 — velocidades relativas. Depois do choque as esferas andam juntas: a velocidade relativa de afastamento é zero. Isso derruba a (D). E antes do choque a velocidade relativa era grande (uma ia contra a outra), maior que zero: derruba a (E).
Conferindo com o coeficiente de restituição:
e = 0 é a marca da colisão perfeitamente inelástica.
⚠️ A armadilha: confundir as duas conservações e marcar a (C): a energia cinética se perde, mas o momento total continua o mesmo.
A ideia em uma frase: se os corpos saem grudados, a colisão é perfeitamente inelástica: o momento se conserva e a energia cinética é dissipada.
Resposta: alternativa B.
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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