Questões de Vestibular Sobre colisão em física

O pêndulo balístico é um dispositivo utilizado para estudar colisões e transferência de energia em física experimental e permite estimar com boa precisão a velocidade de um projétil de arma de fogo. Considere que um projétil de massa m é disparado com velocidade v de um revólver e atinge o centro da lateral de um pêndulo balístico constituído por um bloco de madeira de massa M, sustentado por uma haste inextensível de massa desprezível, como ilustra a figura a seguir. 

Após o impacto, o projétil fica incrustado no bloco cujo centro de gravidade se eleva de uma altura máxima h depois da colisão. Despreze a força de arrasto aerodinâmico e o atrito entre a haste e o teto. Considerando que a aceleração da gravidade é dada por g, a velocidade do projétil imediatamente após o disparo é dada pela expressão:

(URCA/2022.2) Considere uma partícula “A” se movendo num eixo X com velocidade dada por v_x > 0 até colidir frontalmente com outra partícula “B” idêntica a “A”. A velocidade de “B” antes da colisão é dada por 0, 5 · v_x. O referencial em consideração é inercial. Suponha que, após a colisão, a partícula “B” tem sua velocidade aumentada para v_x. Podemos afirmar que: 

Um dos objetivos da Agenda para o Desenvolvimento Sustentável 2030 é sobre segurança no trânsito, que prevê reduzir pela metade o número global de mortes e de lesões causadas por acidentes de trânsito, considerando o número de vítimas até 2020. Esses acidentes são causados pelo uso do celular, pelo excesso de velocidade, pela ingestão de álcool e por outras imprudências, caracterizadas como principais causas de acidentes de trânsito. De acordo com a Organização Mundial da Saúde (OMS), cerca de 1,25 milhões de pessoas morrem no mundo por ano em acidentes de trânsito, e desse total, metade das vítimas são pedestres, ciclistas e motociclistas.
Analise a seguinte situação problema:
Suponha que um motorista, dirigindo um carro, com massa de 800 kg e com uma velocidade de 108 km/h, resolve atender ao celular. Distraindo-se, colide com outro carro, com massa de 1 tonelada, que estava parado. A colisão entre os carros foi perfeitamente inelástica e a força que deforma os carros atuou durante o intervalo de tempo de 0,1s. Determine a velocidade dos carros, em km/h, imediatamente após a colisão

O slam ball é um exercício funcional no qual o praticante eleva uma bola especial acima da cabeça e, após uma breve pausa, a atira no chão, como mostra figura: 


Considere uma pessoa de 1,70 m que eleva uma bola de 6 kg a uma altura de 40 cm acima da sua cabeça. Em seguida, a pessoa realiza sobre a bola um trabalho adicional de 10 calorias para arremessá-la. Se a colisão da bola com o solo for perfeitamente inelástica, a energia total dissipada na colisão será de

Note e adote: Considere 1 cal = 4,2 J e g = 10 m/s² . 

Um tradicional brinquedo infantil, conhecido como bate-bate, é composto por duas esferas (bolinhas) de massas iguais conectadas cada qual por uma corda e amarradas num ponto comum. Desloca-se a bolinha 1 de uma altura h, conforme ilustrado no arranjo:  


Ao soltar a esfera 1, ela colidirá com a bolinha 2, inicialmente em repouso. Supondo que a colisão seja perfeitamente elástica, verifica-se que, após a colisão, a esfera 2 subirá para a mesma altura h. Imagine agora que uma pequena goma colante seja colocada numa das esferas de modo que, após a colisão, ambas permaneçam unidas. Neste caso, após a colisão, a altura alcançada pelo sistema formado pelas duas bolinhas unidas será: 
Note e adote: Desconsiderar a massa da goma. 

São Luís tem uma média mensal de 550 acidentes de trânsito segundo dados da Secretaria Municipal de Trânsito e Transportes (SMTT). A capital maranhense tem como principais causas de acidentes o excesso de velocidade e a falta de obediência às normas de trânsito. A maioria dos acidentes ocorrem nos grandes corredores de trânsito da capital maranhense. Foi o que aconteceu em um cruzamento, conforme imagem abaixo. 
  https://earth.google.com/web/search(Adaptada)

Um carro com massa de 1600 kg que se deslocava de oeste para leste, com uma velocidade de módulo igual a 72 km/h, colidiu com uma caminhonete de massa igual a 2400 kg que se deslocava do sul para o norte, com uma velocidade em módulo de 36 km/h. Em virtude da colisão, os dois veículos seguiram engavetados como um único corpo, na direção nordeste.
https://imirante.com/oestadoma/noticias/2015/07/09/550-acidentes-de-transito-ocorrem-por-mes-em-avenidas-de-sao-luis/ (Adaptada)
Considerando a situação descrita acima e que, no momento da colisão, estava chovendo muito e, por isso, o atrito entre os veículos e a estrada pode ser desprezado, o módulo da velocidade, no momento em que os dois veículos movem-se juntos, na direção nordeste, em m/s, é igual a 

Uma bola de bilhar vermelha está inicialmente em repouso a 40 cm de duas das bordas (lateral e superior da figura) de uma mesa de bilhar, como mostra a figura. Uma bola branca de mesma massa e tamanho é lançada em direção à vermelha com velocidade  paralela à borda lateral.

As duas bolas colidem e, algum tempo depois, a bola vermelha está prestes a cair na caçapa posicionada na junção das duas bordas. No mesmo instante, a bola branca toca a borda superior da mesa a uma distância d da bola vermelha, conforme figura. 

O valor de d é aproximadamente: 

Note e adote:

Despreze efeitos dissipativos (como deslizamentos com atrito) e considere a colisão entre as bolas como sendo perfeitamente elástica. Considere que o diâmetro das bolas seja muito menor que as distâncias mencionadas e que não ocorram outras colisões intermediárias.

Uma maneira de simular o efeito do impacto de um projétil sobre o tecido muscular humano é através do uso de um dispositivo conhecido como gelatina balística que, por sua capacidade de simular a densidade e a viscosidade dos tecidos humanos, é bastante utilizado pela polícia forense em investigações criminais. Imagine que um bloco de 10 kg dessa gelatina, que repousa sobre uma superfície horizontal, é atingido por um projétil de 20 g que viaja a 500 m/s. Este projétil emerge da gelatina com uma velocidade de 100 m/s fazendo com que a mesma se desloque 0,10 m sobre a superfície horizontal até parar. Adotando-se g=10 m/s², é correto afirmar que o coeficiente de atrito entre o bloco e a superfície é

Um carro de passeio viaja em uma estrada retilínea e, ao sofrer uma pane no motor, para no meio da estrada. Um veículo de transporte de carga a 20 m/s, que não teve tempo para frear, colide em sua traseira arrastando o conjunto por diversos metros antes de pararem totalmente. A massa do carro e do veículo são, respectivamente, M e 2M.
Sobre a quantidade de movimento total antes e logo após a colisão, pode-se dizer que são

As colisões são interações entre corpos em que um exerce força sobre o outro A figura a seguir descreve um dos tipos de colisão:

https://pt.slideshare.net
O tipo de colisão descrita na figura é:

No jogo de boliche, um strike é o melhor resultado possível. No jargão aeronáutico, no entanto, um bird strike ocorre quando um pássaro cruza repentinamente a trajetória de um avião. Geralmente com resultados adversos para o pássaro. Em 2016 aconteceram 1.835 impactos entre aves e aviões apenas no Reino Unido, uma média de aproximadamente oito voos a cada 10.000. As colisões podem ter enormes consequências para as companhias aéreas: os aviões que sofrem o impacto devem ser cuidadosamente inspecionados para procurar o que se conhece como danos de impactos pouco visíveis, que podem se tornar muito perigosos se não forem detectados. (NO JOGO, 2019).

De acordo com o texto apresentado e os conhecimentos sobre os princípios da dinâmica, pode-se afirmar que, durante a colisão,

De um sistema físico mecanicamente isolado, fazem parte todos os objetos que estão em interação.
Em qualquer tipo de interação, que pode ser um chute, uma explosão, uma batida, um empurrão ou um toque, sempre haverá conservação da 

Uma bolinha de tênis, de diâmetro D, deslocando-se horizontalmente com velocidade 2v colide elasticamente com uma parede, o que a faz retornar na horizontal com sentido oposto e velocidade v. O impulso produzido devido à deformação da bolinha ocorre em um intervalo de tempo t. Durante a colisão a bolinha sofre deformação de 50 % de seu diâmetro. Considere que a bolinha deforma-se linearmente e possui constante elástica k.

Se a bolinha possui massa m, a alternativa que expressa a equação CORRETA para a constante elástica é:

Três corpos, 1, 2 e 3, de massas m₁ = 10 kg, m₂ = 15 kg e m₃ = 25 kg, se movem horizontalmente sobre um trilho no eixo infinito x, sem nenhuma resistência ou atrito, com velocidades iniciais v₁ = 4,0 m/s, v₂ = -2,0 m/s e v₃ = 0,0 m/s, respectivamente. A distância inicial entre os blocos 1 e 2 é 1,0 m e entre os blocos 2 e 3 é 2,0m, como mostrado na figura. Os corpos 1 e 2 sofrem uma colisão completamente inelástica, ou seja, eles grudam um no outro após colidir. Esse conjunto então colide elasticamente com o corpo 3.

Calcule o módulo da velocidade do corpo 3, em m/s, após 153 s a partir do instante inicial.

Texto para a questão Vídeo mostra queda de helicóptero com Ricardo Boechat
        [...] O caminhão teria colidido com o helicóptero enquanto estava a cerca de 45 km/h, a 100 m da cabine de pedágio por onde havia acabado de passar. “Se não houvesse um caminhão ali, talvez fosse possível ter feito um pouso forçado”, afirmou o delegado Luís Roberto Hellmeister.
    Antes de sumir entre os viadutos, a aeronave fez uma manobra no ar, mostrando que estava sem controle, e sumiu entre os viadutos. O delegado descarta que tenha ocorrido queda livre.
    Para Hellmeister, as imagens mostram que o piloto tentou realizar um pouso de emergência, pelo fato de ter seguido uma linha reta antes de cair.[...]
(Adaptado de https://www.pragmatismopolitico.com.br/2019/02/ video-queda-de-helicoptero-ricardo-boechat.html)

Se o motorista do caminhão tivesse avistado o helicóptero logo ao sair da cabine de pedágio, com os mesmos 45 km/h, qual deveria ser, aproximadamente, a mínima aceleração, em módulo, que ele poderia imprimir ao veículo para que não ocorresse a colisão? Despreze qualquer tempo de reação do motorista e suponha que essa desaceleração seja constante.

Duas esferas são soltas simultaneamente a partir do repouso em uma superfície sem atrito, nas posições iniciais ilustradas na figura abaixo. Considerando m₁ = 2 m₂, temos as seguintes afirmativas: I - A esfera de massa m₁ atinge velocidade na parte plana da rampa superior à da esfera de massa m₂.
II - Após uma colisão elástica, as esferas alcançam as mesmas alturas iniciais.
III - Após uma colisão completamente inelástica entre as esferas, elas se movem juntas, no mesmo sentido em que se movia a esfera m₁, antes da colisão.
IV - Após uma colisão elástica, a esfera m₂ aumenta o módulo da sua velocidade.

As afirmativas CORRETAS são:

Um automóvel trafegava com velocidade constante por uma avenida plana e horizontal quando foi atingido na traseira por outro automóvel, que trafegava na mesma direção e sentido, também com velocidade constante. Após a colisão, os automóveis ficaram unidos e passaram a se mover com a mesma velocidade.


Sendo E_INICIAL e E_FINAL, respectivamente, a soma das energias cinéticas dos automóveis imediatamente antes e imediatamente depois da colisão, e Q_INICIAL e Q_FINAL, respectivamente, a soma dos módulos das quantidades de movimento dos automóveis imediatamente antes e imediatamente depois da colisão, pode-se afirmar que: