Um corpo de
, com uma rapidez de
, colide com outro corpo, de 10 kg , que se move de encontro a ele com
. O corpo de 10 kg fica parado após a colisão. a) Qual é a rapidez do corpo de
após a colisão? b) A colisão é elástica?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de colisão! Primeiro, vamos entender o que foi pedido:
-
Enunciado Resumido: Temos dois corpos que colidem. Um tem 5 kg e estava se movendo a 4 m/s, e o outro tem 10 kg vindo na direção oposta a 3 m/s. Após a colisão, o corpo de 10 kg para. Precisamos descobrir:
a) A velocidade do corpo de 5 kg após a colisão.
b) Se essa colisão é elástica. -
Conteúdo da Matéria: Vamos usar as leis da conservação da quantidade de movimento e da conservação de energia para colisões.
-
O que vamos precisar:
- Fórmula da quantidade de movimento:
- Entender o que é colisão elástica.
- Fórmula da quantidade de movimento:
Passo 2
Vamos começar com a quantidade de movimento. A quantidade de movimento total antes da colisão deve ser igual à quantidade de movimento total após a colisão, já que não há forças externas agindo.
Primeiro, calculamos a quantidade de movimento de cada corpo antes da colisão.
Para o corpo de 5 kg:
Para o corpo de 10 kg, como está vindo na direção oposta, consideramos a velocidade negativa:
Passo 3
Agora, somamos as quantidades de movimento antes da colisão:
Isso significa que, antes da colisão, o sistema tem uma quantidade de movimento total de -10 kg·m/s.
Passo 4
Após a colisão, o corpo de 10 kg fica parado, ou seja, sua velocidade é zero:
Portanto, sua quantidade de movimento após a colisão é:
Passo 5
Como a quantidade de movimento total é conservada, temos:
Sabemos que
, então:
Passo 6
Agora, isolamos
para encontrar a velocidade do corpo de 5 kg após a colisão:
O sinal negativo indica que a direção da velocidade mudou após a colisão.
Resposta
a) A velocidade do corpo de 5 kg após a colisão é -2 m/s.
b) Não, a colisão não é elástica, pois parte da energia cinética foi dissipada durante a colisão.