Um experimento didático consiste em dois carrinhos que podem...

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Q796729 Física

Um experimento didático consiste em dois carrinhos que podem se movimentar sem atrito em um trilho de ar. O movimento da extremidade esquerda de cada um é descrito pelas tabelas ao lado, obtidas no mesmo sistema de referência.

Sabendo que a massa do carrinho 1 é de 1 kg, e a do carrinho 2 é de 2 kg, e que ambos tem 10 cm de comprimento, podemos considerar que ocorreu o seguinte fenômeno:

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Eita. Alguém p explicar?

 

Nas colisões, utiliza-se os princípios da conservação do movimento ou da energia.

 

Colisão elástica: 
* quantidade de movimento antes = depois
* energia cinética antes = depois


Colisão inelástica:
*quantidade de movimento antes = depois
*energia cinética antes > depois

 

Colisão perfeitamente inelásticia:
*quantidade de movimento antes = depois
*energia cinética antes > depois
*maior perda de energia e V1=V2 após a colisão

 

Para conservação do momento linear:

Qi = Qf —> mA . ViA + mB . VIB = mA . VfA + mB . VfB

Para a conservação da energia cinética:

ECi = ECf —> (mA . ViA^2) / 2 + (mB . ViB^2) / 2 = (mA . VfA^2) / 2  + (mB . VfB^2) / 2
                                                                       

Sendo que:
mA e mB são as massas dos corpos A e B respectivamente;
Vi é a velocidade inicial;
Vf é a velocidade final.

 

RESOLVENDO A QUESTÃO:

 

Se utilizarmos as fórmulas acima, veremos que tanto a quantidade de movimento, quanto a energia cinética serão iguais antes e depois da colisão, que ocorre em 1 segundo.

Logo, a colisão é PERFEITAMENTE ELÁSTICA.

Abraços!

Fiz de uma maneira um pouco diferente, acredito que de melhor entendimento (o texto é longo, mas para os que não entenderam a explicação do colega Marcel, talvez possa ajudar).

 

O carrinho 1 vem com uma velocidade constante a 0,3 m/s até o instante t = 1 e depois começa a voltar para a origem. Podemos inferir que houve alguma causa que resultou nessa mudança de deslocamento. Como a questão fala em colisão nas respostas, é provável que a seja. Mas como descobrir se e qual tipo de colisão?

 

Ora, o carrinho 2 se encontra em repouso até o instante t = 1 (pois sua posição se mantém na posição 0,4 m até 1s) e logo em seguida começa a se mover, se afastando da origem, a uma velocidade de 0,2 m/s. Repare que o instante em que ele sai do repouso coincide com o instante em que o carrinho 1 muda a direção do seu movimento, logo podemos concluir que houve uma colisão completamente elástica ou parcialmente elástica(ou parcialmente inelástica, tanto faz) que deu causa ao deslocamento.

 

*Lembrem-se que devemos considar o comprimento do carrinho na questão, pois o ponto de referência que a banca usa é do lado esquerdo do carro: o carro 1 colide com o carro 2  no ponto 0,3m para o primeiro e 0,4m para o segundo, pois a extensão do carrinho é de 0,1m.

 

Mas como saber se a colisão é perfeitamente elástica ou parcialmente inelástica?

Na perfeitamente elástica a velocidade relativa de aproximação(antes da colisão) é a mesma da de afastamento(após a colisão), e na parcialmente inelástica a V relativa de aproximação é maior que a de afastamento.

 

Com isso vemos que a V relativa antes da colisão é de 0,3 m/s (pois o carro 2 está parado então levamos em conta apenas a velocidade do carro 1) e após a colisão a V relativa é a do carro 1 em direção a origem (negativa em módulo) de 0,1 m/s + a do carro 2 se afastando da origem (positiva em módulo) de 0,2 m/s. Concluímos então que a V relativa antes da colisão  (0,3 m/s) é igual a depois da colisão (0,1 + 0,2 = 0,3 m/s). Logo a colisão é perfeitamente elástica.

 

ps. Notem que não precisamos usar a massa dos carros nessa resolução.

Ufa! Espero ter ajudado quem teve paciência de ler, rs. Qualquer informação errada, por favor, me corrijam. Abraços!

A terceira lei de Newton diz que, para toda ação,existe uma reação de mesmo valor, mesma direção e sentido oposto. A Terceira lei de Newton descreve o resultado da interação entre duas forças.

Foi a Dilma que escreveu essa questão?

Tentei ser o mais didático possível:

tempo 0s

0 --------0,1---------0,2---------0,3-----0,4---------0,5---------0,6---------0,7

|car1| =>+0,3m/s------------------------|car2| (repouso)

tempo 1,0s

0 --------0,1---------0,2---------0,3-----0,4---------0,5---------0,6---------0,7

---------------------------------------|car1||car2| (Choque)

tempo 1,5s

0 --------0,1---------0,2---------0,3-----0,4---------0,5---------0,6---------0,7

-------------------0,1m/s<=|car1|---------------------|car2| =>+0,2 m/s

Ki = energia cinética inicial = 1/2.1.0,3^2 = 0,045J (energia cinética inicial)

Kf = 1/2.1.(-0,1)^2 + 1/2.2.(+0,2)^2 = 0, 045J (energia final)

Kf = Ki => Choque perfeitamente elástico.

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