UNICAMP 1999 (2ª fase) — questão 5 de Física

Enunciado em texto
Considere sempre que necessário para a resolução da prova.
Imagine a seguinte situação: um dálmata corre e pula para dentro de um pequeno trenó, até então parado, caindo nos braços de sua dona. Em conseqüência, o trenó começa a se movimentar.
Considere os seguintes dados:
i. a massa do cachorro é de 10 kg;
ii. a massa do conjunto trenó + moça é de 90 kg;
iii. a velocidade horizontal do cachorro imediatamente antes de ser seguro por sua dona é de 18 km/h.
a) Desprezando-se o atrito entre o trenó e o gelo, determine a velocidade horizontal do sistema trenó + moça + cachorro, imediatamente após o cachorro ter caído nos braços de sua dona.
b) Determine a variação de energia cinética no processo.
(Enunciado: Vestibular Unicamp 1999, 2ª fase — Comvest/Unicamp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à UNICAMP.
Resolução comentada
O que a questão pede: (a) a velocidade do trenó com a moça e o cachorro, logo depois que ela o segura; (b) quanto a energia cinética mudou.
Item (a) — conservação da quantidade de movimento. Sem atrito com o gelo, não há força externa horizontal: na horizontal, a quantidade de movimento do sistema se conserva. A velocidade do cachorro em m/s: 18 km/h ÷ 3,6 = 5 m/s. Depois, todos andam juntos (massa total 100 kg):
Item (b) — energia antes e depois:
Perderam-se 112,5 J, 90% da energia inicial: ela virou calor e deformação nos braços da moça e no corpo do cachorro. É uma colisão perfeitamente inelástica (os corpos saem juntos).
⚠️ A armadilha: a banca apontou como erro comum supor a colisão elástica e tentar resolver pela conservação da energia. Aqui o cachorro e a moça ficam juntos: a energia cinética não se conserva; só a quantidade de movimento.
A ideia em uma frase: quando os corpos saem grudados, a quantidade de movimento se conserva mas a energia cinética não: a velocidade sai do momento, e a perda de energia é a diferença.
Resposta: (a) m/s; (b) J (perda de 112,5 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.
Prefere navegar prova por prova? Abra esta questão no Filatte Resolve.