Enunciado
Física - Física para Cientistas e Engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica: Volume 1 - 6ª Edição - Mosca, Tripler- Ed: 6º - Capítulo 8.1 - Ex. 19
19. Considere uma colisão perfeitamente inelástica de dois corpos de mesma massa
(a) A perda de energia cinética é maior se os dois se movem em sentidos opostos, cada um com uma rapidez ou se um dois corpos está inicalmente em repouso e o outro tem rapidez inicial de ?
(b) Em qual dessa situações, a perda percentual de energia cinética é maior?
Passo 1
a) Podemos encontrar a perda de energia cinética nessas duas colisões, encontrando as energias cinéticas inicial e final. Usaremos conservação de momento linear para encontrar as velocidades finais das duas massas em cada colisão perfeitamente inelástica. Lembra que na colisão inelástica, os corpos seguem juntos após o choque! Coisa de louco, não?
Para o primeiro caso, onde os dois corpos se movem em sentidos opostos, cada um com uma rapidez ; calculemos:
Chamando de a quantidade de movimento e de a velocidade após a colisão, temos que:
Vamos obter então a variação de energia cinética, dada por :
Para o segundo caso, onde um dos dois corpos está inicalmente em repouso e o outro tem rapidez inicial de ; calculemos:
Chamando de a quantidade de movimento e de a velocidade após a colisão, temos que:
Agora, vamos obter a variação de energia cinética dada por:
Ihhh! Mas olha só! Não é que a perda da energia foi a mesma pros dois casos.
Passo 2
b) Bom! Para ver qual perda da energia cinética percentualmente foi maior, temos que verificar a seguinte divisão:
O caso que fornecer o maior resultado, será aquele onde a perda percentual foi maior. Vamos às contas!
Para o primeiro caso:
Para o segundo caso:
Logo, a maior perda percentual de energia ocorreu no primeiro caso, em que os dois corpos se movem em sentidos opostos, cada um com uma rapidez .
Resposta
a) A perda de energia cinética é igual para os dois corpos
b) A maior perda percentual de energia ocorreu no primeiro caso, em que os dois corpos se movem em sentidos opostos, cada um com uma rapidez .