FÍSICA - 3 o ANO MÓDULO 26 COLISÕES

FÍSICA - 3

_ANO

MÓDULO 26

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: a) b) c) d) e) 3 kg 3 kg 3 kg 3 kg 4 kg 5 kg 6 kg 5 kg 4 kg 10 kg 4 kg 3 kg 4 kg 10 kg 6,0 m/s 13 m/s 15 m/s 26 m/s 14 m/s 4,0 m/s 40 m/s 5,0 m/s 15 m/s 5,0 m/s 14 m/s 5,0 m/s 6,0 m/s 5,0 m/s 7,5 m/s 9,0 m/s 6,0 m/s 3 kg 5 kg 6 kg 10 kg 10 kg 5 kg antes depois

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.

Carro A Carro B

VA VB V

Denominando de Q e Q₁, os módulos do momento linear dos carros, antes e depois do

choque, e E e E₁, suas energias cinéticas, antes e depois do choque, podemos afirmar que:

a) Q = Q₁ e E = E₁

b) Q > Q₁ e E = E₁ c) Q < Q₁ e E < E₁ d) Q > Q₁ e E < E₁ e) Q = Q₁ e E > E₁

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.

Carro A Carro B

VA VB V

Denominando de Q e Q₁, os módulos do momento linear dos carros, antes e depois do

choque, e E e E₁, suas energias cinéticas, antes e depois do choque, podemos afirmar que:

a) Q = Q₁ e E = E₁ b) Q > Q₁ e E = E₁ c) Q < Q₁ e E < E₁ d) Q > Q₁ e E < E₁ e) Q = Q₁ e E > E₁ 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.

80x10–3 Q B A V 8 1 0 25x10–3

Após a colisão, as esferas adquirem velocidade, em m/s, equivalente a: a) 8,8

b) 6,2 c) 3,0 d) 2,1

Fixação

3) (PUC) Uma partícula de massa m₁, movendo-se num plano horizontal sem atrito, colide

frontalmente com uma outra partícula de massa m₂, inicialmente em repouso nesse plano.

A colisão é elástica e as velocidades da partícula de massa m₁, antes e depois do choque,

valem, respectivamente: 4,0m/s e 2,0m/s, sempre no mesmo sentido. Qual a razão m₁/m₂

entre as massas dessas duas partículas? a) 1,0

b) 2,0 c) 3,0 d) 4,0 e) 6,0

Fixação

3) (PUC) Uma partícula de massa m₁, movendo-se num plano horizontal sem atrito, colide

frontalmente com uma outra partícula de massa m₂, inicialmente em repouso nesse plano.

A colisão é elástica e as velocidades da partícula de massa m₁, antes e depois do choque,

valem, respectivamente: 4,0m/s e 2,0m/s, sempre no mesmo sentido. Qual a razão m₁/m₂

entre as massas dessas duas partículas? a) 1,0 b) 2,0 c) 3,0 d) 4,0 e) 6,0 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

Fixação

5) (UERJ) Um peixe de 4kg, nadando com velocidade de 1,0m/s, no sentido indicado pela figura, 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: a) 1,0

b) 0,8 c) 0,6 d) 0,4

Fixação

5) (UERJ) Um peixe de 4kg, nadando com velocidade de 1,0m/s, no sentido indicado pela figura, 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: a) 1,0

b) 0,8 c) 0,6 d) 0,4

Proposto

1) (PUC) Considere a situação apresentada abaixo, na qual os carrinhos A e B podem mover-se sobre um trilho retilíneo horizontal mover-sem atrito.

Inicialmente, o carrinho A está parado e o carrinho B move-se com velocidade inicial de

módulo v₀, 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.

Proposto

2) (UFF) Considere duas esferas idênticas, E₁ e E₂. A esfera E₁ desliza sobre uma calha

hori-zontal, praticamente sem atrito, com velocidade V. Em dado instante, se choca elasticamente

com a esfera E₂ que se encontra em repouso no ponto X, conforme ilustra a figura.

E1 V

→ E2 X

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 E₁ ficará em repouso e a esfera E₂ 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 E₁ se movimentará para a esquerda com velocidade de módulo V e a esfera E₂

Proposto

2) (UFF) Considere duas esferas idênticas, E₁ e E₂. A esfera E₁ desliza sobre uma calha

hori-zontal, praticamente sem atrito, com velocidade V. Em dado instante, se choca elasticamente

com a esfera E₂ que se encontra em repouso no ponto X, conforme ilustra a figura.

E1 V

→ E2 X

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 E₁ ficará em repouso e a esfera E₂ 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 E₁ se movimentará para a esquerda com velocidade de módulo V e a esfera E₂

per-manecerá em repouso.

Proposto

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

Proposto

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.

Após o choque, ocorrido no instante t₀, os corpos passam a mover-se juntos. Indique o

grá-fico que melhor representa a variação da quantidade de movimento Q_A do corpo A em relação

ao tempo t: a) d) b) e) c) A B

Proposto

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.

Após o choque, ocorrido no instante t₀, os corpos passam a mover-se juntos. Indique o

grá-fico que melhor representa a variação da quantidade de movimento Q_A do corpo A em relação

ao tempo t: a) d) b) e) c) Proposto

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

Proposto

6) (UERJ) Uma jogada típica do jogo de sinuca consiste em fazer com que a bola branca per-maneça 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, m₂ /m₁, conforme o gráfico abaixo.

Vf Vi m2 m₁ A 1 1 0 -1 2 2 3 B C D

Nele, esta situação modelo está indicada pelo seguinte ponto: a) A

b) B c) C d) D

Proposto

6) (UERJ) Uma jogada típica do jogo de sinuca consiste em fazer com que a bola branca per-maneça 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, m₂ /m₁, conforme o gráfico abaixo.

Vf Vi m2 m₁ A 1 1 0 -1 2 2 3 B C D

Nele, esta situação modelo está indicada pelo seguinte ponto: a) A

b) B c) C d) D

Proposto

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.

Proposto

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.

Proposto

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.

Proposto

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.

VB

A B

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 2mAmA

2_.

III) A quantidade de movimento dissipada no choque foi igual a 1 2mBvB.

Está correto apenas o que se afirma em: a) I

b) II c) III d) I e III e) II e III

Proposto

10) Uma caixa metálica de massa 2,0 kg, aberto em sua parte superior, desloca-se com velo-cidade 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

Proposto

10) Uma caixa metálica de massa 2,0 kg, aberto em sua parte superior, desloca-se com velo-cidade 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 Proposto

11) (VUNESP) Um carrinho de massa 4 m, deslocando-se inicialmente sobre trilhos

horizon-tais 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:

4m m

2,5 m/s V2 = 0

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.

Proposto

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 car-rinhos colidem-se. carrinho 2 Velocidade (m/s) Tempo (s) carrinho 2 carrinho 1 carrinho 1 -1 1 1 0 0 2 2 3 3 4 4 5 6 -2

Se as massas dos carrinhos 1 e 2 são, respectivamente, m₁e m₂, então:

a) m₁ = 3m₂ b) 3m₁ = m₂ c) 3m₁ = 5m₂

d) 3m₁ = 7m₂