Dois blocos colidem plasticamente e ficam presos. m1 = 2,00 kg com v1 = 4,00 m·s?¹; m2 = 3,00 kg com v2 =…
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 blocos colidem plasticamente e ficam presos. m1 = 2,00 kg com v1 = 4,00 m·s?¹; m2 = 3,00 kg com v2 = –2,00 m·s?¹ (sinal oposto). Determine a velocidade final, a energia cinética perdida e a elevação de temperatura ?T do sistema se essa energia perdida aquece ambos; use c = 450 J·kg?¹·K?¹.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Conservação do momento: p = m1 v1 + m2 v2 = 2·4 + 3·(–2) = 2 kg·m/s. v_f = p/(m1+m2) = 2/5 = 0,40 m·s?¹. Energias: K_i = ½·2·4² + ½·3·2² = 16 + 6 = 22 J. K_f = ½·5·(0,4)² = 0,4 J. Energia perdida ?K = 22 – 0,4 = 21,6 J. Aumento de temperatura ?T = ?K/(m_total c) = 21,6/(5·450) = 0,0096 K ˜ 9,6×10?3 K.
Explicação
A solução utiliza a conservação do momento linear para determinar a velocidade final dos blocos após a colisão, calculando a quantidade total de movimento antes e depois do impacto. Em seguida, a energia cinética inicial é comparada com a energia cinética final para encontrar a energia perdida durante a colisão, que é convertida em calor. Por fim, a elevação de temperatura é calculada usando a energia perdida e a capacidade térmica do sistema, considerando a massa total dos blocos.
Raio-X da questão
colisão inelástica
avaliacao
conservacao da quantidade de movimento · energia cinetica
Revisar conservação da quantidade de movimento e energia cinética em colisões.
O aluno pode confundir a conservação da quantidade de movimento com a conservação da energia, não considerando a energia cinética perdida na colisão.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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