UEM 2011 (Verão) — questão 38 de Física

Gabarito 14Dinâmica — impacto da mola no piloto: quantidade de movimento, colisão inelástica e velocidade relativaVestibular de Verão · Conhecimentos Gerais (somatória)
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 38 de Física do UEM 2011 (Verão)

Enunciado em texto

Durante o treino classificatório para o Grande Prêmio da Hungria de Fórmula 1, em 2009, o piloto brasileiro Felipe Massa foi atingido na cabeça por uma mola que se soltou do carro que estava logo à sua frente. A colisão com a mola causou fratura craniana, uma vez que a mola ficou ali alojada, e um corte de 8 cm no supercílio esquerdo do piloto. O piloto brasileiro ficou inconsciente e seu carro colidiu com a proteção de pneus. A mola que atingiu o piloto era de aço, media 12 cm de diâmetro e tinha, aproximadamente, 800 g. Considerando que a velocidade do carro de Felipe era de 270 km/h, no instante em que ele foi atingido pela mola, e desprezando a velocidade da mola e a resistência do ar, assinale o que for correto.

(01) A quantidade de movimento (momento linear) transferida do piloto para a mola foi de, aproximadamente, 75 kg.m.s⁻¹.

(02) Pode-se dizer que esse tipo de colisão é uma colisão perfeitamente inelástica.

(04) Tomando-se o referencial do piloto Felipe Massa, pode-se dizer que a velocidade da mola era de –270 km/h.

(08) Considerando que o intervalo de tempo do impacto (a duração do impacto) foi de 0,5 s, a aceleração média da mola foi de 150 m/s².

(16) Considerando que, após o final da colisão, a velocidade da mola em relação ao piloto é nula, e tomando o referencial do piloto Felipe Massa, pode-se afirmar que a função horária da posição da mola, após o final da colisão, foi de segundo grau.

(Enunciado: Vestibular UEM 2011 (Verão) — UEM/CVU.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual de Maringá (UEM), Comissão Central do Vestibular Unificado (CVU).

Resolução comentada

O que a questão pede: tratar o impacto da mola (800 g, parada) com o piloto a 270 km/h = 75 m/s.

(01) Falsa. A mola ficou alojada no capacete e passou a andar com o piloto, de 0 a 75 m/s:

ΔQ=0,8×75=60 kg⋅m/s\Delta Q = 0{,}8 \times 75 = 60\ \text{kg} \cdot \text{m/s}

e não 75 (esse valor seria de uma mola de 1 kg).

(02) Verdadeira. Os corpos seguiram juntos depois do choque: é a colisão perfeitamente inelástica.

(04) Verdadeira. No referencial do piloto, que anda a +270 km/h, a mola (parada em relação ao chão) vem ao seu encontro:

vrel=0−270=−270 km/hv_{\text{rel}} = 0 - 270 = -270\ \text{km/h}

(08) Verdadeira. A mola vai de 0 a 75 m/s em 0,5 s:

am=750,5=150 m/s2a_m = \frac{75}{0{,}5} = 150\ \text{m/s}^2

(16) Falsa. Se a velocidade da mola em relação ao piloto é nula, no referencial dele a mola está parada: a função horária é constante (s=s0s = s_0), não de segundo grau.

⚠️ A armadilha: na (01), usar o valor numérico da velocidade (75) como se fosse a quantidade de movimento, esquecendo de multiplicar pela massa de 0,8 kg.

A ideia em uma frase: corpos que seguem juntos após o choque: colisão perfeitamente inelástica, e o momento ganho pela mola é m·v.

Resposta: soma 14 (02 + 04 + 08).

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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