COLISÕES

FÍSICA - 3o ANO
MÓDULO 26
COLISÕES
Como pode cair no enem
(UFF) Cada esquema, a seguir, revela as situações observadas imediatamente antes e depois
da colisão entre dois objetos. Nestes esquemas, a massa de cada objeto é dada em quilograma
e a velocidade, em metro por segundo.
O esquema que corresponde à colisão perfeitamente elástica é o indicado na opção:
depois
antes
a)
10 kg
b)
5 kg
c)
3 kg
d)
6 kg
e)
10 kg
26 m/s
6,0 m/s
3 kg
7,5 m/s
5,0 m/s
4 kg
3 kg
13 m/s
9,0 m/s
15 m/s
6,0 m/s
5 kg
4 kg
14 m/s
10 kg
4,0 m/s
5,0 m/s
6,0 m/s
5 kg
3 kg
4 kg
3 kg
3 kg
6 kg
5 kg
10 kg
4 kg
40 m/s
5,0 m/s
5,0 m/s
14 m/s
15 m/s
Fixação
1) (UERJ) Dois carros, A e B, seguem na mesma estrada, no mesmo sentido. O carro A tem massa
mA e velocidade de módulo vA; o carro B tem massa mB e velocidade de módulo vB. Em determinado
instante, eles se chocam e prosseguem juntos no mesmo sentido.
VA
VB
Carro A
Carro B
V
Denominando de Q e Q1, os módulos do momento linear dos carros, antes e depois do
choque, e E e E1, suas energias cinéticas, antes e depois do choque, podemos afirmar que:
a) Q = Q1 e E = E1
b) Q > Q1 e E = E1
c) Q < Q1 e E < E1
d) Q > Q1 e E < E1
e) Q = Q1 e E > E1
Fixação
2) (UERJ) Duas esferas, A e B, deslocam-se sobre uma mesa conforme mostra a figura a seguir.
Quando as esferas A e B atingem velocidades de 8m/s e 1m/s, respectivamente, ocorre
uma colisão perfeitamente inelástica entre ambas.
O gráfico abaixo relaciona o momento linear Q, em kg.m/s, e a velocidade, em m/s, de
cada esfera antes da colisão.
Q
A
80x10–3
25x10–3
0
B
1
8
V
Após a colisão, as esferas adquirem velocidade, em m/s, equivalente a:
a) 8,8
b) 6,2
c) 3,0
d) 2,1
Fixação
3) (PUC) Uma partícula de massa m1, movendo-se num plano horizontal sem atrito, colide
frontalmente com uma outra partícula de massa m2, inicialmente em repouso nesse plano.
A colisão é elástica e as velocidades da partícula de massa m1, antes e depois do choque,
valem, respectivamente: 4,0m/s e 2,0m/s, sempre no mesmo sentido. Qual a razão m1/m2
entre as massas dessas duas partículas?
a) 1,0
b) 2,0
c) 3,0
d) 4,0
e) 6,0
Fixação
4) (UNIRIO) Uma bola amarela, de massa m = 5,0kg e velocidade v = 6,0m/s, movendo-se
sobre uma superfície bem polida, sofre uma colisão frontal, perfeitamente elástica, com uma
bola verde de mesma massa e parada. Qual a velocidade da bola verde cinco segundos após
a colisão, admitindo-se que o movimento ocorre sempre na mesma superfície?
a) zero
b) 3,0m/s
c) 5,0m/s
d) 6,0m/s
e) 10,0m/s
Fixação
5) (UERJ) Um peixe de 4kg, nadando com velocidade de 1,0m/s, no sentido indicado pela
figura, engole um peixe de 1kg, que estava em repouso, e continua nadando no mesmo sentido.
A velocidade, em m/s, do peixe maior, imediatamente após a ingestão, é igual a:
a) 1,0
b) 0,8
c) 0,6
d) 0,4
Proposto
1) (PUC) Considere a situação apresentada abaixo, na qual os carrinhos A e B podem mover.se sobre um trilho retilíneo horizontal sem atrito.
Inicialmente, o carrinho A está parado e o carrinho B move-se com velocidade inicial de
módulo v0, como mostrado na figura. Após a colisão, os dois carrinhos estão presos. Assinale a
alternativa correta:
a) O momento linear do carrinho B é constante durante a colisão.
b) O momento linear formado pelos 2 carrinhos é o mesmo, antes e depois da colisão.
c) O momento linear e a energia cinética do sistema formado pelos carrinhos são os mesmos,
antes e depois da colisão.
d) A energia cinética do sistema formado pelos 2 carrinhos é a mesma, antes e depois da colisão.
e) A velocidade final do conjunto tem módulo igual a v0.
Proposto
2) (UFF) Considere duas esferas idênticas, E1 e E2. A esfera E1 desliza sobre uma calha horizontal, praticamente sem atrito, com velocidade V. Em dado instante, se choca elasticamente
com a esfera E2 que se encontra em repouso no ponto X, conforme ilustra a figura.
E1 V
→
E2
X
Com respeito ao movimento das esferas, imediatamente após o choque, pode-se afirmar, que:
a) as duas esferas se movimentarão para a direita, ambas com velocidade V/2;
b) a esfera E1 ficará em repouso e a esfera E2 se moverá com velocidade V para a direita;
c) as duas esferas se movimentarão em sentidos contrários, ambas com velocidade de módulo
V/2;
d) as duas esferas se movimentarão para a direita, ambas com velocidade V;
e) a esfera E1 se movimentará para a esquerda com velocidade de módulo V e a esfera E2 permanecerá em repouso.
Proposto
-3) (UERJ) Considere a seguinte afirmação:
Uma bola de sinuca colide com outra de mesma massa que está em repouso, em uma
colisão frontal, sem efeito, ou seja, sem qualquer tipo de rotação. Observa-se, nesta situação,
que, após o choque, os ângulos que cada uma das direções de movimento fazem com a
direção inicial são iguais.
Observe as figuras abaixo, nas quais estão registrados os resultados da colisão de um
núcleo do elemento He com núcleos de quatro elementos: H, He, F e Cl.
:
o
(RESNICK, R. & HALLIDAY, D. Física. Rio de
Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1982.)
A fotografia que representa a colisão entre dois núcleos de He é a de número:
a) I
b) II
c) III
d) IV
Proposto
4) (UERJ) Dois corpos, A e B, de mesma massa, movem-se sobre um plano horizontal com
velocidades de sentidos contrários e módulos vA e vB,
respectivamente. Sabe-se que vB = 2vA e que os atritos
A
B
são desprezíveis.
Após o choque, ocorrido no instante t0, os corpos passam a mover-se juntos. Indique o gráfico que melhor representa a variação da quantidade de movimento QA do corpo A em relação
ao tempo t:
a)
d)
e)
b)
c)
Proposto
m5) (UERJ) Um homem de 70 kg corre ao encontro de um carrinho de 30 kg, que se desloca
livremente. Para um observador fixo no solo, o homem se desloca a 3,0 m/s e o carrinho a 1,0
m/s, no mesmo sentido.
Após alcançar o carrinho, o homem salta para cima dele, passando ambos a se deslocar,
segundo o mesmo observador, com velocidade estimada de:
a) 1,2 m/s
b) 2,4 m/s
c) 3,6 m/s
d) 4,8 m/s
Proposto
6) (UERJ) Uma jogada típica do jogo de sinuca consiste em fazer com que a bola branca permaneça parada após a colisão frontal e elástica com outra bola. Considere como modelo para
essa jogada um choque frontal e elástico entre duas partículas 1 e 2, estando a partícula 2 em
repouso antes da colisão. Pela conservação da energia e do momento linear, a razão entre a
velocidade final e a velocidade inicial da partícula 1, vt/vi, depende da razão entre as massas
das duas partículas, m2 /m1, conforme o gráfico abaixo.
Vf
Vi
2
1 A
0
-1
B
1
2
C
3
m2
m1
D
Nele, esta situação modelo está indicada pelo seguinte ponto:
a) A
b) B
c) C
d) D
Proposto
-7) (UERJ) Um vendedor, antes de fazer um embrulho, enrola cada uma das extremidades de
um pedaço de barbante em cada uma das mãos e, em seguida, as afasta tentando romper o
barbante.
Para o mesmo tipo de barbante, é mais fácil conseguir o rompimento com um movimento
brusco do que com um movimento progressivo.
Isto se deve à variação, em um intervalo de tempo muito curto, da seguinte grandeza física
associada às mãos:
a) Energia.
b) Velocidade.
c) Aceleração.
d) Momento linear.
Proposto
Uma pessoa, movendo-se a uma velocidade de 1 m/s, bateu com a cabeça em um obstáculo
fixo e foi submetida a uma ecoencefalografia. Nesse exame, um emissor/receptor de ultrassom
é posicionado sobre a região a ser investigada. A existência de uma lesão pode ser verificada
por meio da detecção do sinal de ultrassom que ela reflete.
8) (UERJ) Considere que o intervalo de tempo durante o qual a cabeça ainda se move durante
a colisão é igual a 0,01 s.
Determine:
a) a força média sobre a cabeça, em newtons, causada por sua desaceleração;
b) a energia cinética, em joules, da pessoa andando.
Proposto
9) (FUVEST) Uma caminhonete A, parada em uma rua plana, foi atingida por um carro B, com
mmassa m = m , que vinha velocidade v . Como os veículos ficaram amassados, pode-se
B
A
B
concluir que o choque não foi totalmente elástico. Consta no boletim de ocorrência que, no
momento da batida, o carro B parou enquanto a caminhonete A adquiriu uma velocidade vA =
vB/2 , na mesma direção de vB.
B
VB
A
Considere estas afirmações de algumas pessoas que comentaram a situação:
I) A descrição do choque não está correta, pois é incompatível com a lei da conservação da
quantidade de movimento.
II) A energia mecânica dissipada na deformação dos veículos foi igual a 1 mAmA2.
2
III) A quantidade de movimento dissipada no choque foi igual a 1 mBvB.
2
Está correto apenas o que se afirma em:
a) I
b) II
c) III
d) I e III
e) II e III
Proposto
10) Uma caixa metálica de massa 2,0 kg, aberto em sua parte superior, desloca-se com velocidade constante de 0,40 m/s sobre um plano horizontal perfeitamente liso. Começa, então, a
chover intensamente com os pingos caindo verticalmente. Quando o caixote tiver armazenado
2,0 kg de água, sua velocidade será, em m/s:
a) 0,80
b) 0,40
c) 0,20
d) 0,10
e) 0,05
Proposto
-11) (VUNESP) Um carrinho de massa 4 m, deslocando-se inicialmente sobre trilhos horizontais e retilíneos com velocidade de 2,5 m/s, choca-se com outro, de massa m, que está em
orepouso sobre os trilhos, como mostra a figura:
2,5 m/s
4m
V2 = 0
m
g
Com o choque, os carrinhos engatam-se, passando a se deslocar com velocidade v na
parte horizontal dos trilhos. Desprezando quaisquer atritos, determine:
a) A velocidade v do conjunto na parte horizontal dos trilhos.
b) A altura máxima H, acima dos trilhos horizontais, atingida pelo conjunto ao subir a parte em
rampa dos trilhos mostrada na figura.
(Considere g = 10 m/s2.)
Proposto
12) (VUNESP) A figura mostra o gráfico das velocidades de dois carrinhos que se movem sem
atrito sobre um mesmo par de trilhos horizontais e retilíneos. Em torno do instante 3 s, os carrinhos colidem-se.
Velocidade (m/s)
4
carrinho 2
carrinho 1
3
2
1
0
0
-1
-2
carrinho 2
1
2
3
4
5
Tempo (s)
6
carrinho 1
Se as massas dos carrinhos 1 e 2 são, respectivamente, m1e m2, então:
a) m1 = 3m2
b) 3m1 = m2
c) 3m1 = 5m2
d) 3m1 = 7m2
e) 5m1 = 3m2