Uma caixa explode em dois pedaços enquanto se movia com velocidade positiva ao longo de um eixo x (orientado para a direita). O pedaço da direita (de massa ) adquire uma velocidade positiva, mas o pedaço da esquerda (de massa ) pode ter velocidade positiva, negativa ou zero. Classifique os três resultados possíveis segundo o módulo de , do menor para o maior valor.
(A) a, b, c
(B) a, c, b
(C) b, a, c
(D) b, c, a
(E) c, a, b
Passo 1
Podemos tratar uma explosão como se fosse uma colisão ao contrário. Os pedaços antes da explosão andam juntos com a mesma velocidade e depois se separam cada uma com sua velocidade. Nesse processo, o momento linear se conserva.
Passo 2
Então, vamos tentar achar alguma relação para envolvendo essa ideia:
Passo 3
Mas, lembre-se que o nosso eixo aponta para direita, então, as velocidades para direita são positivas e as velocidades para esquerda são negativas.
Já sabemos que a velocidade inicial e a velocidade são positivas, a única que vai variar é :
(a) Se o pedaço 2 anda para a direita, é positivo:
(b) Se o pedaço 2 anda para a esquerda, é negativo:
(c) Se o pedaço 2 fica parado, é nulo:
Passo 4
Achamos uma expressão para o módulo de em (a), (b) e (c). Dá uma olhada nessas expressões para ver qual delas é maior.
Todas as três tem aquele termo , então vamos olhar apenas para o outro termo em parêntesis.
Em (a), temos:
Como aquele é um termo positivo, estamos subtraindo um número positivo ao termo .
Em (b), temos:
Como aquele é um termo positivo, estamos somando um número positivo ao termo , portanto, a velocidade em (b) será maior que em (a).
Já em (c), temos:
Como não estamos nem somando nem subtraindo algo de , a velocidade em (c) terá um valor maior que em (a) e menor que em (b).
Então, a o módulo da velocidade do pedaço 1 será menor em (a), depois em (c) e por último em (b).
A ideia é que quando o pedaço 2 tiver andando para a esquerda (momento linear negativo), o pedaço 1 terá que andar mais rapidamente para a direita (momento linear maior) afim de compensar o movimento do pedaço 2 e conseguir conservar o “movimento” (momento linear) do sistema.
Resposta
Letra (B)