Fís. Fís. Monitor: João Carlos

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1 Fís. Professor: Leonardo Gomes Monitor: João Carlos

2 Colisões 11 jul RESUMO As colisões são classificadas de acordo com a energia conservada no choque. Vamos usar a queda de uma bola sem resistência do ar para classificar as colisões. A bola é abandonada de uma altura h, a partir do repouso. Se após a colisão a esfera atingir a altura inicial, isso significa que não houve transformação de energia mecânica em outra forma de energia. O choque é classificado como perfeitamente elástico. Se após a colisão a esfera atingir uma altura menor, parte da energia mecânica foi transformada. O choque é chamado parcialmente elástico.

3 Se após o choque os corpos ficarem unidos, ocorre a perda máxima de energia e o choque é classificado de perfeitamente inelástico. Para um choque entre duas partículas A e B, o coeficiente de restituição (e) é definido como a razão entre o módulo da velocidade relativa entre A e B pouco depois do choque (velocidade relativa de afastamento) e o módulo da velocidade relativa entre A e B pouco antes do choque (velocidade relativa de aproximação) Choque elástico: e= 1 Choque parcialmente elástico: 0<e<1 Choque inelástico: e=0 (corpos unidos) Dica: Em uma colisão unidimensional perfeitamente elástica entre corpos de massas iguais, ocorre troca de velocidades. EXERCÍCIOS 1. A lei de conservação do momento linear está associada às relações de simetrias espaciais. Nesse contexto, considere uma colisão inelástica entre uma partícula de massa M e velocidade V e um corpo, inicialmente em repouso, de massa igual a 10M. Logo após a colisão, a velocidade do sistema composto pela partícula e pelo corpo equivale a: a) V/10 b) 10V c) V/11 d) 11V 2. Em um dado jogo de sinuca, duas das bolas se chocam uma contra a outra. Considere que o choque é elástico, a colisão é frontal, sem rolamento, e despreze os atritos. No sistema composto pelas duas bolas há conservação de a) momento linear e força b) energia cinética e força c) momento linear e energia cinética d) calor e momento linear

4 3. O pêndulo de Newton pode ser constituído por cinco pêndulos suspensos em um mesmo suporte. Em um dado instante, as esferas de três pêndulos são deslocadas para a esquerda e liberadas, deslocandose para a direita e colidindo elasticamente com as outras duas esferas, que inicialmente estavam paradas. O movimento dos pêndulos após a primeira colisão está representado em: 4. Considere as três afirmações abaixo. I. Em qualquer processo de colisão entre dois objetos, a energia cinética total e a quantidade de movimento linear total do sistema são quantidades conservadas. II. Se um objeto tem quantidade de movimento linear, então terá energia mecânica. III. Entre dois objetos de massas diferentes, o de menos massa jamais terá quantidade de movimento linear maior do que o outro. Quais estão corretas? a) Apenas I b) Apenas II c) Apenas III d) Apenas I e II e) I, II e III

5 5. Considere um patinador X que colide elasticamente com a parede P de uma sala. Os diagramas abaixo mostram segmentos orientados indicando as possíveis forças que agem no patinador e na parede, durante e após a colisão. Note que segmento nula indica força nula. Supondo desprezível qualquer atrito, o diagrama que melhor representa essas forças é designado por: a) I b) II c) III d) IV 6. Em uma mesa de sinuca, uma bola é lançada frontalmente contra outra bola em repouso. Após a colisão, a bola incidente para e a bola alvo (bola atingida) passa a se mover na mesma direção do movimento da bola incidente. Supondo que as bolas tenham massas idênticas, que o choque seja elástico e que a velocidade da bola incidente seja de 2 m/s, qual será, em m/s, a velocidade inicial da bola alvo após a colisão? a) 0,5 b) 1 c) 2 d) 4 e) 8 7. Uma bola feita com massa de modelar, realizando movimento retilíneo uniforme, colide frontalmente com outra bola de mesmo material que estava em repouso. Após a colisão, as duas bolas permanecem unidas enquanto se movem. Considere que as bolas formam um sistema de corpos isolados e o movimento ocorre todo em uma única direção. As alternativas a seguir mostram o comportamento da energia cinética (E C) do sistema de corpos antes e depois da colisão. Assinale a alternativa que corresponde à colisão descrita.

6 8. 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. Inicialmente as esferas se movimentam em sentidos opostos, colidindo no instante t 1. A figura 2 representa a evolução das velocidades em função do tempo para essas esferas imediatamente antes e após a colisão mecânica. Sobre o sistema formado pelas esferas A e B, é correto afirmar que: 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. QUESTÃO CONTEXTO Em um experimento utilizando bolas de bilhar, uma bola A é arremessada com velocidade horizontal de módulo v A, em uma superfície horizontal fixa e sem atrito. A bola A colide elasticamente com outra bola idêntica, B. Sobre o movimento do centro de massa do conjunto de bolas, sabendo que a bola B está sempre em contato com a superfície, assinale a alternativa CORRETA. a) Permanece em repouso, durante o movimento de A e B na plataforma. b) Permanece em repouso, durante o movimento na rampa da partícula B. c) Está em movimento uniformemente variado, antes da colisão. d) Está em movimento uniforme, depois da colisão, enquanto B ainda está na plataforma. e) Está em movimento uniforme, durante o movimento descendente da partícula B.

7 GABARITO Exercícios 1. c 2. c 3. c 4. b 5. a 6. c 7. a

8 8. b Questão Contexto d