UFRJ – Física 1 – P2 – 2022.1
7) Uma partícula de massa colide com uma parede vertical fixa e lisa. A partícula incide com velocidade de módulo fazendo um ângulo com a parede e emerge também com velocidade de módulo fazendo um ângulo com a parede, como indica a figura.
Sobre essa situação, são realizadas as seguintes afirmativas:
- Como a colisão é elástica, o impulso da parede sobre a partícula é nulo.
- Considerando o sistema formado somente pela partícula, apenas a componente horizontal do momento linear se conserva na colisão.
- A força média da parede sobre a partícula é horizontal.
São VERDADEIRAS apenas:
(a) III
(b) I
(c) Todas
(d) Nenhuma
(e) II
Passo 1
Fala aí, galerinha!!
A situação que o problema nos dá é de uma colisão de uma partícula de massa com a parede. Nessa situação a gente percebe que como a partícula sai fazendo o mesmo ângulo que entrou e o módulo da velocidade não se altera, temos que a componente vertical da velocidade não se altera e a horizontal só troca de sinal (ela estava indo para a direita e agora vai para a esquerda).Com essas informações a gente percebe que:- A energia cinética se conserva;
- A componente vertical do momento linear se conserva;
Com isso em mente, vamos testar aquelas afirmações!Partiu!!
Passo 2
A primeira afirmação nos diz que:“Como a colisão é elástica, o impulso da parede sobre a partícula é nulo.”
Bom, para ver essa afirmação vamos lembrar que o impulso () de uma força se relaciona com a variação do momento da partícula através de:
Como a componente horizontal da velocidade se altera, temos , ou seja, o impulso da parede não é nulo. Essa afirmação é falsa!
Passo 3
A segunda afirmação é:
“Considerando o sistema formado somente pela partícula, apenas a componente horizontal do momento linear se conserva na colisão.”
Olha, no primeiro passo a gente concluiu que somente a componente vertical do momento linear da partícula se conserva, né? Como a partícula vai para a direita no começo e no fim vai para a esquerda, o momento linear nessa direção se altera sim... Então essa afirmação é falsa!
Passo 4
Por fim, a última afirmação nos fala que:“A força média da parede sobre a partícula é horizontal.”
Aqui mais uma vez a gente tem que lembrar que o impulso de uma força é dado por:
Onde é a força média exercida pela parede.
Como já discutimos, só existe variação do momento linear na direção horizontal, ou seja, a força média também só tem componente horizontal. Então essa afirmação é verdadeira😊
Resolvemos essa 😊 Vamos para a próxima??
Resposta
(a) III