Enunciado
Física - Física para Cientistas e Engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica: Volume 1 - 6ª Edição - Mosca, Tripler- Ed: 6º - Capítulo 8.1 - Ex. 55
Um corpo de , com uma rapidez de , colide frontalmente com outro corpor, de , que se move de encontro a ele com . O corpo de fica parado após a colisão. (a) Qual é a rapidez do corpo de após a colisão? (b) A colisão é elástica?
Passo 1
Falaaaa, querido!
O enunciado fala de uma colisão entre os blocos, dá as massas de cada um e as velocidades. Isso é uma pista para você pensar logo em quantidade de movimento, quem tem essa fórmula:
Mas tem mais! Como ele quer a velocidade final de um dos blocos, esse cenário todo tá te dizendo para usar a conservação da quantidade de movimento, que diz que:
Ou seja, a quantidade de movimento antes da colisão deve ser igual a quantidade de movimento depois da colisão.
Passo 2
Como temos dois blocos, a quantidade de movimento inicial é a soma da quantidade de movimento de cada um dos blocos.
E o mesmo vale para o momento final.
Então a conservação fica:
Vamos pegar os dados do enunciado. Essas são as massas:
Primeiro, vamos adotar um sentido para as velocidades. A gente pode dizer que o sentido positivo é o do primeiro corpo de massa , e aí como o outro está vindo ao seu encontro, a velocidade do corpo 2 vai ser negativa.
Como o segundo corpo vai ficar parado após o choque, .
Substituindo os valores:
Opa, o sinal ficou negativo! Isso quer dizer o que? Que o corpo 1 vai ter velocidade com sentido inverso ao sentido da sua velocidade inicial (que antes era positiva), ou seja, se antes estava indo para a direita, agora vai para a esquerda, com velocidade (rapidez) de módulo 2m/s.
Passo 3
Para a colisão ser elástica, tem que ter conservação da energia cinética. E isso quer dizer que:
Ou seja, se a energia cinética total inicial for igual a energia cinética total final, a colisão foi elástica. A energia cinética tem essa fórmulinha:
A energia cinética total inicial é a soma das energias cinéticas dos dois blocos antes da colisão:
E a energia cinética total final é a soma das energias cinéticas dos dois blocos depois da colisão:
Como não houve conservação da energia , a colisão não é elástica.
Resposta
- , no sentido oposto ao que estava indo inicialmente.
- A colisão não é elástica.