UFSC 2022 (Vagas Remanescentes) — questão 31 de Física
Enunciado em texto
Um estudante, sentado à beira da estrada, observou uma cena inusitada. Um cachorro (m = 12 kg), imóvel sobre um skate (m = 1 kg) que se movimentava da esquerda para a direita com velocidade de 3,0 m/s, pega com a boca uma bola de borracha (m = 0,1 kg) que estava quicando, no ponto mais alto de sua trajetória.
[Figura: um cachorro em pé sobre um skate, movendo-se para a direita, abocanha uma bola. A trajetória da bola (tracejada) vem da direita: passa pelo ponto A, no alto de um arco, desce até o ponto B, no chão, quica e sobe num novo arco até a boca do cachorro.]
Considerando o exposto e desprezando o atrito entre o solo e os outros elementos, assim como a resistência do ar, é correto afirmar que:
(01) durante a colisão entre o cachorro e a bola, o módulo do impulso aplicado pela bola sobre o cachorro é menor do que o módulo do impulso aplicado pelo cachorro sobre a bola.
(02) antes da colisão entre o cachorro e a bola, o módulo da quantidade de movimento do conjunto (cachorro+skate) é igual a .
(04) a quantidade de movimento do sistema (cachorro+skate+bola) é conservada durante a colisão.
(08) entre o ponto A e o ponto B, a energia cinética da bola não se conserva.
(16) a colisão entre o cachorro e a bola é denominada perfeitamente elástica.
(32) no ponto A, a bola apresenta apenas energia potencial gravitacional.
(Enunciado e figura: Processo Seletivo de Vagas Remanescentes UFSC 2022 — UFSC/COPERVE.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Comissão Permanente do Vestibular (COPERVE).
Resolução comentada
O que a questão pede: analisar a “colisão” em que o cachorro abocanha a bola e o movimento da bola antes disso.
(01) Falsa. Pela terceira lei de Newton, as forças entre cachorro e bola têm o mesmo módulo e agem durante o mesmo tempo: os impulsos têm o mesmo módulo (e sentidos opostos).
(02) Verdadeira. O cachorro está imóvel sobre o skate, então os dois andam juntos a 3,0 m/s:
(04) Verdadeira. Durante o rápido choque, as forças entre cachorro e bola são internas ao sistema; sem atrito com o solo, não há força externa horizontal relevante. A quantidade de movimento do sistema se conserva.
(08) Verdadeira. De A (alto do arco) até B (chão), a bola cai: o peso realiza trabalho positivo e a energia cinética aumenta. Quem se conserva (sem resistência do ar) é a energia mecânica, não a cinética.
(16) Falsa. O cachorro segura a bola na boca: depois do choque os dois seguem juntos. É uma colisão perfeitamente inelástica, com perda de energia cinética.
(32) Falsa. No ponto mais alto da trajetória a componente vertical da velocidade é zero, mas a bola continua andando na horizontal (ela vai de A para B ao longo de um arco). Em A ela tem energia potencial e cinética.
⚠️ A armadilha: a (32). “Ponto mais alto” não quer dizer “parada” num lançamento oblíquo: só a velocidade vertical se anula.
A ideia em uma frase: em choques, ação e reação dão impulsos iguais e a quantidade de movimento do sistema se conserva; se os corpos ficam juntos, a colisão é perfeitamente inelástica.
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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