Enunciado
Física - Randall D. Knight- Ed: 2º - Capítulo 9.Exercícios e Problemas - Ex. 15
Um vagão aberto de trem 5000 kg desloca-se sem atrito sobre os trilhos a 22 m/s quando começa a chover torrencialmente. Alguns minutos mais tarde, a velocidade do vagão baixou para 20 m/s. Qual é a massa de água que foi coletada pelo vagão?
Passo 1
O momentum, ou quantidade de movimento, de um corpo é a sua massa multiplicada por sua velocidade.
Em uma situação que podemos desconsiderar a ação de forças externas, essa quantidade de movimento é conservada. Então, o momentum do vagão antes do cascalho cair dentro dele, e o momentum logo após o cascalho cair têm o mesmo valor.
Podemos escrever isso da seguinte forma:
Onde e são as velocidades inicial e final do vagão, e é a massa do mesmo.
Passo 2
O vagão de trem na velocidade inicial de 22 m/s, antes de cair a chuva, tinha uma determinada massa.
No que cai a chuva, e como o vagão é aberto, a chuva começa a se acumular e a fazer peso no vagão. Isso vai ocasionar uma redução na sua velocidade.
Podemos escrever os dados que temos na equação e determinaremos a massa final do vagão de trem mais a água que ele coletou:
Atenção! Essa é a massa total do vagão do trem mais a água da chuva que ele coletou.
A massa de água coletada se obtém facilmente, subtraindo a massa de 5500 kg da massa inicial do vagão, de apenas 5000 kg: