UFRGS 2014 — questão 5 de Física

Enunciado em texto
Um objeto de massa igual a 2 kg move-se em linha reta com velocidade constante de 4 m/s. A partir de um certo instante, uma força de módulo igual a 2 N é exercida por 6 s sobre o objeto, na mesma direção de seu movimento. Em seguida, o objeto colide frontalmente com um obstáculo e tem seu movimento invertido, afastando-se com velocidade de 3 m/s.
O módulo do impulso exercido pelo obstáculo e a variação da energia cinética do objeto, durante a colisão, foram, respectivamente,
(A) 26 Ns e -91 J.
(B) 14 Ns e -91 J.
(C) 26 Ns e -7 J.
(D) 14 Ns e -7 J.
(E) 7 Ns e -7 J.
(Enunciado: Concurso Vestibular UFRGS 2014, Física — UFRGS.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Comissão Permanente de Seleção (COPERSE).
Resolução comentada
O que a questão pede: o impulso do obstáculo e a variação de energia cinética na colisão. Para isso, primeiro é preciso saber com que velocidade o objeto chega ao obstáculo.
Passo 1 — a velocidade antes da colisão. A força de 2 N age a favor do movimento durante 6 s. Pelo teorema do impulso:
Passo 2 — impulso do obstáculo. Tomando positivo o sentido de ida: antes, +10 m/s; depois, −3 m/s (o movimento inverte).
Em módulo, 26 N·s.
Passo 3 — variação da energia cinética:
⚠️ As armadilhas: esquecer a força de 6 s e usar 4 m/s como velocidade de chegada: dá N·s e J, a alternativa D. Ou usar 10 m/s mas esquecer que a velocidade inverte: N·s, a alternativa B.
A ideia em uma frase: impulso é a variação da quantidade de movimento, e quando o movimento inverte as velocidades se somam em módulo.
Resposta: alternativa A (26 Ns e −91 J).
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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