F101ª série do Ensino Médio10 exercíciosSimulador autoral
Num choque de carrinhos, numa explosão ou no recuo de uma arma, as forças são enormes e duram pouquíssimo. Mesmo assim, uma grandeza fica igual antes e depois: a quantidade de movimento total. No simulador, dois carrinhos colidem num trilho e você compara quantidade de movimento e energia cinética antes e depois do choque.
Antes, convém saber: Dinâmica: aplicações das leis de Newton, Trabalho, potência e energia mecânica
É o produto da massa pela velocidade: $\vec Q=m\,\vec v$, em $\text{kg}\cdot\text{m/s}$. É uma grandeza vetorial, com a direção e o sentido da velocidade. Num problema em linha reta, escolha um sentido positivo: velocidades no sentido contrário entram negativas.
Uma força $F$ agindo durante $\Delta t$ dá o impulso $\vec I=\vec F\,\Delta t$ (em $\text{N}\cdot\text{s}$); se a força varia, o impulso é a área do gráfico $F\times t$. O impulso da resultante é igual à variação da quantidade de movimento: $\vec I=\Delta\vec Q$. Para a mesma $\Delta Q$, aumentar o tempo de contato diminui a força média: é o princípio do airbag e do joelho que dobra na aterrissagem.
Num sistema isolado (resultante das forças externas nula), a quantidade de movimento total se conserva: $\vec Q_{\text{antes}}=\vec Q_{\text{depois}}$. Em choques e explosões, as forças internas são tão maiores que as externas que tratamos o sistema como isolado durante o evento. Se tudo começa parado, $Q=0$: as partes saem com quantidades de movimento opostas (recuo).
Em toda colisão de um sistema isolado, $Q$ total se conserva; a energia cinética, não necessariamente. Na colisão elástica, $E_c$ se conserva. Na parcialmente elástica, parte de $E_c$ vira calor, som e deformação. Na perfeitamente inelástica, os corpos saem juntos e a perda de $E_c$ é a maior possível.
Compara a rapidez com que os corpos se afastam depois do choque com a rapidez com que se aproximavam antes: $e=\frac{v_{\text{afastamento}}}{v_{\text{aproximação}}}=\frac{v_B'-v_A'}{v_A-v_B}$. Elástica: $e=1$; parcialmente elástica: $0<e<1$; perfeitamente inelástica: $e=0$. Numa colisão elástica frontal entre massas iguais, os corpos trocam de velocidade.
Carregando o simulador…
Abrir só o simulador em outra aba · feito em HTML pelo Prof. Luis Teixeira
Um carrinho $A$, de $2$ kg, a $6$ m/s, colide com um carrinho $B$, de $1$ kg, parado. Eles saem grudados. Qual a velocidade depois do choque e quanta energia cinética foi perdida?
Uma bola de $0{,}4$ kg atinge uma parede a $10$ m/s e volta a $6$ m/s. O contato dura $0{,}02$ s. Calcule o impulso, a força média e o coeficiente de restituição.
Resolva no papel antes de abrir a resposta. Conferir cedo demais atrapalha o aprendizado.
Qual a quantidade de movimento de um carro de $1000$ kg a $72$ km/h?
Uma força de $200$ N age sobre um corpo durante $0{,}05$ s. Qual o impulso?
Uma bola de $0{,}5$ kg, parada, é chutada e sai a $20$ m/s. Qual o impulso que ela recebeu?
Numa colisão entre dois carrinhos num trilho sem atrito, o que sempre se conserva: a quantidade de movimento total ou a energia cinética total?
Dois patinadores estão parados no gelo: um de $60$ kg e outro de $40$ kg. Eles se empurram e o de $40$ kg sai a $3$ m/s. Qual a velocidade do outro?
Um fuzil de $4$ kg dispara um projétil de $20$ g a $800$ m/s. Com que velocidade o fuzil recua?
Um carrinho de $3$ kg a $4$ m/s colide com outro de $1$ kg, parado, e eles saem juntos. Qual a velocidade final e quanta energia cinética se perdeu?
Uma bola cai de $5$ m, atinge o chão a $10$ m/s e sobe com $8$ m/s. Qual o coeficiente de restituição? Até que altura ela sobe?
Numa colisão elástica frontal, $A$ ($1$ kg, a $6$ m/s) atinge $B$ ($2$ kg, parado). Quais as velocidades depois do choque?
Um motorista de $70$ kg a $20$ m/s para numa batida em $0{,}1$ s graças ao airbag. Sem o airbag, batendo no volante, pararia em $0{,}01$ s. Qual a força média em cada caso?
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