Questão 5: Os blocos C e D, de massas 2 kg e 4 kg respectivamente, colidem quando trafegam sobre um trilho horizontal e sem atrito. O bloco C se move inicialmente para a direita com velocidade 0,6 m / s em relação ao trilho, enquanto o bloco D está parado. Depois da colisão, o bloco C se move para a esquerda com velocidade 0,2 m / s.
0,6
(0,5 ponto) Um estudante alega que a velocidade final do bloco D seria inalterada, caso o bloco C possuísse a mesma rapidez final, porém movendo-se para a direita após a colisão, já que o momento linear dele seria o mesmo. Você concorda com esse estudante? Se não, explique.

Passo 1

Beleza, vamos analisar essa questão de física que envolve colisão e momento linear. A gente vai precisar entender o conceito de conservação do momento linear e como aplicá-lo para descobrir se a velocidade final do bloco D mudaria ou não quando o bloco C se move para a direita após a colisão.

Passo 2

Primeiro, vamos relembrar o que é momento linear. O momento linear ($ p $) de um objeto é dado pela fórmula:
p
onde $ m $ é a massa e $ v $ é a velocidade do objeto.

Passo 3

Na colisão, se não há forças externas (como atrito, que nesse caso está ausente), o momento linear total do sistema é conservado. Isso significa que o momento antes da colisão é igual ao momento depois da colisão.

Passo 4

Vamos calcular o momento total antes da colisão. O bloco C tem massa 2 kg e velocidade 0,6 m/s para a direita, enquanto o bloco D está parado.
pantes = pC + pD = (2 , kg times 0,6 , m/s) + (4 , kg times 0 , m/s) = 1,2 , kg·m/s

Passo 5

Após a colisão, o bloco C está movendo-se para a esquerda com velocidade 0,2 m/s. Vamos considerar que a direção para a direita é positiva e para a esquerda é negativa.
pdepois = p'C + p'D = (2 , kg times (-0,2) , m/s) + (4 , kg times v'D) = -0,4 , kg·m/s + 4v'D

Passo 6

Igualando o momento antes e depois da colisão:
1,2 , kg·m/s = -0,4 , kg·m/s + 4v'D
Resolvendo para $ v’_D $:
v'D
Então, a velocidade final do bloco D é 0,4 m/s para a direita.

Passo 7

Agora, vamos analisar a afirmação do estudante. Ele diz que se o bloco C tivesse a mesma rapidez final (0,2 m/s) mas para a direita, o momento linear dele seria o mesmo, e portanto a velocidade do bloco D não mudaria.
Vamos calcular o momento total depois da colisão nessa situação:
p'C = 2 , kg times 0,2 , m/s = 0,4 , kg·m/s
p'D = 4 , kg times v'D
Igualando ao momento antes da colisão:
1,2 , kg·m/s = 0,4 , kg·m/s + 4v'D
Resolvendo para $ v’_D $:
v'D

Resposta

Não concordo com o estudante. Se o bloco C se move para a direita após a colisão com a mesma velocidade, a velocidade final do bloco D seria 0,2 m/s, diferente dos 0,4 m/s quando o bloco C se move para a esquerda.

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