FÍSICA - 3 o ANO MÓDULO 26 COLISÕES

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1 FÍSICA - 3 o ANO MÓDULO 26 COLISÕES

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3 Como pode cair no enem (UFF) Cada esquema, a seguir, revela as situações observadas imediatamente antes e depois da colisão entre dois objetos. Nestes esquemas, a massa de cada objeto é dada em quilograma e a velocidade, em metro por segundo. O esquema que corresponde à colisão perfeitamente elástica é o indicado na opção: antes depois a) 26 m/s 14 m/s 10 kg 3 kg 10 kg 3 kg 40 m/s b) 5 kg 6,0 m/s 7,5 m/s 4 kg 4,0 m/s 5 kg 4 kg 5,0 m/s c) 3 kg 5,0 m/s 5,0 m/s 3 kg 3 kg 3 kg 5,0 m/s d) 6 kg 13 m/s 9,0 m/s 6,0 m/s 5 kg 6 kg 5 kg 14 m/s e) 15 m/s 10 kg 6,0 m/s 4 kg 10 kg 4 kg 15 m/s

4 Fixação 1) (UERJ) Dois carros, A e B, seguem na mesma estrada, no mesmo sentido. O carro A tem massa m A e velocidade de módulo v A ; o carro B tem massa m B e velocidade de módulo v B. Em determinado instante, eles se chocam e prosseguem juntos no mesmo sentido. VA VB V Carro A Carro B Denominando de Q e Q 1, os módulos do momento linear dos carros, antes e depois do choque, e E e E 1, suas energias cinéticas, antes e depois do choque, podemos afirmar que: a) Q = Q 1 e E = E 1 b) Q > Q 1 e E = E 1 c) Q < Q 1 e E < E 1 d) Q > Q 1 e E < E 1 e) Q = Q 1 e E > E 1

5 Fixação 2) (UERJ) Duas esferas, A e B, deslocam-se sobre uma mesa conforme mostra a figura a seguir. Quando as esferas A e B atingem velocidades de 8m/s e 1m/s, respectivamente, ocorre uma colisão perfeitamente inelástica entre ambas. O gráfico abaixo relaciona o momento linear Q, em kg.m/s, e a velocidade, em m/s, de cada esfera antes da colisão. Q 80x10 3 A 25x10 3 B Após a colisão, as esferas adquirem velocidade, em m/s, equivalente a: a) 8,8 b) 6,2 c) 3,0 d) 2, V

6 Fixação 3) (PUC) Uma partícula de massa m 1, movendo-se num plano horizontal sem atrito, colide frontalmente com uma outra partícula de massa m 2, inicialmente em repouso nesse plano. A colisão é elástica e as velocidades da partícula de massa m 1, antes e depois do choque, valem, respectivamente: 4,0m/s e 2,0m/s, sempre no mesmo sentido. Qual a razão m 1 /m 2 entre as massas dessas duas partículas? a) 1,0 b) 2,0 c) 3,0 d) 4,0 e) 6,0

7 Fixação 4) (UNIRIO) Uma bola amarela, de massa m = 5,0kg e velocidade v = 6,0m/s, movendo-se sobre uma superfície bem polida, sofre uma colisão frontal, perfeitamente elástica, com uma bola verde de mesma massa e parada. Qual a velocidade da bola verde cinco segundos após a colisão, admitindo-se que o movimento ocorre sempre na mesma superfície? a) zero b) 3,0m/s c) 5,0m/s d) 6,0m/s e) 10,0m/s

8 ixação ) (UERJ) Um peixe de 4kg, nadando com velocidade de 1,0m/s, no sentido indicado pela gura, engole um peixe de 1kg, que estava em repouso, e continua nadando no mesmo sentido. A velocidade, em m/s, do peixe maior, imediatamente após a ingestão, é igual a: ) 1,0 ) 0,8 ) 0,6 ) 0,4

9 1) (PUC) Considere a situação apresentada abaixo, na qual os carrinhos A e B podem moverse sobre um trilho retilíneo horizontal sem atrito. Inicialmente, o carrinho A está parado e o carrinho B move-se com velocidade inicial de módulo v 0, como mostrado na figura. Após a colisão, os dois carrinhos estão presos. Assinale a alternativa correta: a) O momento linear do carrinho B é constante durante a colisão. b) O momento linear formado pelos 2 carrinhos é o mesmo, antes e depois da colisão. c) O momento linear e a energia cinética do sistema formado pelos carrinhos são os mesmos, antes e depois da colisão. d) A energia cinética do sistema formado pelos 2 carrinhos é a mesma, antes e depois da colisão. e) A velocidade final do conjunto tem módulo igual a v 0.

10 2) (UFF) Considere duas esferas idênticas, E 1 e E 2. A esfera E 1 desliza sobre uma calha horizontal, praticamente sem atrito, com velocidade V. Em dado instante, se choca elasticamente com a esfera E 2 que se encontra em repouso no ponto X, conforme ilustra a figura. E 1 V E 2 Com respeito ao movimento das esferas, imediatamente após o choque, pode-se afirmar, que: a) as duas esferas se movimentarão para a direita, ambas com velocidade V/2; b) a esfera E 1 ficará em repouso e a esfera E 2 se moverá com velocidade V para a direita; c) as duas esferas se movimentarão em sentidos contrários, ambas com velocidade de módulo V/2; d) as duas esferas se movimentarão para a direita, ambas com velocidade V; e) a esfera E 1 se movimentará para a esquerda com velocidade de módulo V e a esfera E 2 permanecerá em repouso. X

11 3) (UERJ) Considere a seguinte afirmação: Uma bola de sinuca colide com outra de mesma massa que está em repouso, em uma colisão frontal, sem efeito, ou seja, sem qualquer tipo de rotação. Observa-se, nesta situação, que, após o choque, os ângulos que cada uma das direções de movimento fazem com a direção inicial são iguais. Observe as figuras abaixo, nas quais estão registrados os resultados da colisão de um núcleo do elemento He com núcleos de quatro elementos: H, He, F e Cl. (RESNICK, R. & HALLIDAY, D. Física. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1982.) A fotografia que representa a colisão entre dois núcleos de He é a de número: a) I b) II c) III d) IV

12 4) (UERJ) Dois corpos, A e B, de mesma massa, movem-se sobre um plano horizontal com velocidades de sentidos contrários e módulos v A e v B, respectivamente. Sabe-se que v B = 2v A e que os atritos são desprezíveis. A B Após o choque, ocorrido no instante t 0, os corpos passam a mover-se juntos. Indique o gráfico que melhor representa a variação da quantidade de movimento Q A do corpo A em relação ao tempo t: a) d) b) e) c)

13 5) (UERJ) Um homem de 70 kg corre ao encontro de um carrinho de 30 kg, que se desloca livremente. Para um observador fixo no solo, o homem se desloca a 3,0 m/s e o carrinho a 1,0 m/s, no mesmo sentido. Após alcançar o carrinho, o homem salta para cima dele, passando ambos a se deslocar, segundo o mesmo observador, com velocidade estimada de: a) 1,2 m/s b) 2,4 m/s c) 3,6 m/s d) 4,8 m/s

14 6) (UERJ) Uma jogada típica do jogo de sinuca consiste em fazer com que a bola branca permaneça parada após a colisão frontal e elástica com outra bola. Considere como modelo para essa jogada um choque frontal e elástico entre duas partículas 1 e 2, estando a partícula 2 em repouso antes da colisão. Pela conservação da energia e do momento linear, a razão entre a velocidade final e a velocidade inicial da partícula 1, v t /v i, depende da razão entre as massas das duas partículas, m 2 /m 1, conforme o gráfico abaixo. V f V i 2 1 A 0 B C -1 D Nele, esta situação modelo está indicada pelo seguinte ponto: a) A b) B c) C d) D m 2 m 1

15 7) (UERJ) Um vendedor, antes de fazer um embrulho, enrola cada uma das extremidades de um pedaço de barbante em cada uma das mãos e, em seguida, as afasta tentando romper o barbante. Para o mesmo tipo de barbante, é mais fácil conseguir o rompimento com um movimento brusco do que com um movimento progressivo. Isto se deve à variação, em um intervalo de tempo muito curto, da seguinte grandeza física associada às mãos: a) Energia. b) Velocidade. c) Aceleração. d) Momento linear.

16 Uma pessoa, movendo-se a uma velocidade de 1 m/s, bateu com a cabeça em um obstáculo fixo e foi submetida a uma ecoencefalografia. Nesse exame, um emissor/receptor de ultrassom é posicionado sobre a região a ser investigada. A existência de uma lesão pode ser verificada por meio da detecção do sinal de ultrassom que ela reflete. 8) (UERJ) Considere que o intervalo de tempo durante o qual a cabeça ainda se move durante a colisão é igual a 0,01 s. Determine: a) a força média sobre a cabeça, em newtons, causada por sua desaceleração; b) a energia cinética, em joules, da pessoa andando.

17 Está correto apenas o que se afirma em: a) I b) II c) III d) I e III e) II e III 9) (FUVEST) Uma caminhonete A, parada em uma rua plana, foi atingida por um carro B, com massa m B = m A, que vinha velocidade v B. Como os veículos ficaram amassados, pode-se concluir que o choque não foi totalmente elástico. Consta no boletim de ocorrência que, no momento da batida, o carro B parou enquanto a caminhonete A adquiriu uma velocidade v A = v B /2, na mesma direção de v B. B V B A Considere estas afirmações de algumas pessoas que comentaram a situação: I) A descrição do choque não está correta, pois é incompatível com a lei da conservação da quantidade de movimento. II) A energia mecânica dissipada na deformação dos veículos foi igual a 1 2 m m 2. A A III) A quantidade de movimento dissipada no choque foi igual a 1 2 m v. B B

18 10) Uma caixa metálica de massa 2,0 kg, aberto em sua parte superior, desloca-se com velocidade constante de 0,40 m/s sobre um plano horizontal perfeitamente liso. Começa, então, a chover intensamente com os pingos caindo verticalmente. Quando o caixote tiver armazenado 2,0 kg de água, sua velocidade será, em m/s: a) 0,80 b) 0,40 c) 0,20 d) 0,10 e) 0,05

19 11) (VUNESP) Um carrinho de massa 4 m, deslocando-se inicialmente sobre trilhos horizontais e retilíneos com velocidade de 2,5 m/s, choca-se com outro, de massa m, que está em repouso sobre os trilhos, como mostra a figura: 2,5 m/s 4m V 2 = 0 m g Com o choque, os carrinhos engatam-se, passando a se deslocar com velocidade v na parte horizontal dos trilhos. Desprezando quaisquer atritos, determine: a) A velocidade v do conjunto na parte horizontal dos trilhos. b) A altura máxima H, acima dos trilhos horizontais, atingida pelo conjunto ao subir a parte em rampa dos trilhos mostrada na figura. (Considere g = 10 m/s 2.)

20 12) (VUNESP) A figura mostra o gráfico das velocidades de dois carrinhos que se movem sem atrito sobre um mesmo par de trilhos horizontais e retilíneos. Em torno do instante 3 s, os carrinhos colidem-se. Velocidade (m/s) 4 carrinho carrinho 1 3 carrinho 1 carrinho 2 Tempo (s) Se as massas dos carrinhos 1 e 2 são, respectivamente, m 1 e m 2, então: a) m 1 = 3m 2 b) 3m 1 = m 2 c) 3m 1 = 5m 2 d) 3m 1 = 7m 2 e) 5m 1 = 3m 2