Questão 5: Os blocos
e
, de massas 2 kg e 4 kg respectivamente, colidem quando trafegam sobre um trilho horizontal e sem atrito. O bloco
se move inicialmente para a direita com velocidade
em relação ao trilho, enquanto o bloco
está parado. Depois da colisão, o bloco C se move para a esquerda com velocidade
.
0,6
ponto) Um estudante alega que a velocidade final do bloco
seria inalterada, caso o bloco
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.
0,6
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:
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.
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.
Passo 6
Igualando o momento antes e depois da colisão:
Resolvendo para $ 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:
Igualando ao momento antes da colisão:
Resolvendo para $ 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.