Variação de massa. Um vagão de carga aberto na parte superior possui massa de e se desloca sem atrito ao longo de um trilho horizontal. Está chovendo torrencialmente e as gotas caem verticalmente. No início, o vagão está vazio e se desloca com velocidade de . Qual será a velocidade do vagão depois de acumular de água da chuva?
Passo 1
De início, vamos considerar que o trem está andando horizontalmente (eixo positivo de ) e que o momento do sistema é conservado, tudo bem? Como o momento se conserva, podemos escrever:
Sabendo que , temos as seguintes informações:
massa inicial do vagão;
velocidade inicial do vagão;
massa final do vagão;
velocidade final do vagão.
Passo 2
Escrevendo a lei de conservação do momento linear para o problema, teremos:
Substituindo os valores:
Como queremos descobrir a velocidade final do vagão, então: