Dois patinadores inicialmente em repouso em gelo sem atrito têm massas m1 = 60 kg e m2 = 80 kg. Após um…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Dois patinadores inicialmente em repouso em gelo sem atrito têm massas m1 = 60 kg e m2 = 80 kg. Após um empurrão mútuo, o empuxo médio exercido por 1 sobre 2 é F = 120 N durante ?t = 0,50 s. Usando as Leis de Newton e conservação do momento, explique e calcule as velocidades finais de ambos, indicando sentido relativo.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Impulso sobre 2: J = F·?t = 120 N·0,50 s = 60 N·s. Variação de velocidade de 2: ?v2 = J/m2 = 60/80 = 0,75 m/s, afastando-se de 1. Pela 3ª Lei, força sobre 1 é -120 N, mesmo ?t ? impulso sobre 1 é -60 N·s. Variação de velocidade de 1: ?v1 = 60/60 = 1,0 m/s no sentido oposto ao de 2. Verificação por conservação do momento: m1 v1 + m2 v2 = 60·(-1,0) + 80·(+0,75) = -60 + 60 = 0, compatível com momento inicial nulo. As forças são iguais em módulo e opostas em direção (3ª Lei); os impulsos iguais e opostos garantem conservação do momento do sistema isolado.
Explicação
A solução utiliza a relação entre impulso e variação de velocidade, aplicando as leis de Newton para determinar as velocidades finais dos patinadores, considerando a força exercida e a massa de cada um. A verificação da conservação do momento confirma que o sistema permanece em equilíbrio, já que o momento total antes e depois do empurrão é igual a zero. Além disso, a aplicação da terceira lei de Newton demonstra que as forças e impulsos são iguais em módulo e opostos em direção, garantindo a consistência dos resultados.
Raio-X da questão
conservação do momento
avaliacao
conservação do momento · Leis de Newton
Revisar as leis de Newton e a conservação do momento em colisões.
O aluno pode confundir a direção das velocidades finais, não considerando o sentido relativo após o empurrão.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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