Considere um carrinho massa m1 = 0,50 kg com v1 = 4,0 m/s que colide elasticamente em 1D com bloco em repouso…
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
Considere um carrinho massa m1 = 0,50 kg com v1 = 4,0 m/s que colide elasticamente em 1D com bloco em repouso m2 = 1,0 kg sobre superfície sem atrito. Determine as velocidades finais v1' e v2' e verifique conservação do momento linear e da energia cinética.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Para colisão elástica unidimensional: v1' = (m1-m2)/(m1+m2) · v1 = (0,50-1,0)/1,50 · 4,0 = -1,33 m/s. v2' = (2 m1)/(m1+m2) · v1 = (2·0,50)/1,50 · 4,0 = 2,67 m/s. Momento inicial p_i = m1·v1 = 0,50·4,0 = 2,0 kg·m/s. Momento final p_f = 0,50·(-1,33)+1,0·2,67 ˜ 2,0 kg·m/s (conservado). Energia inicial K_i = ½·0,50·4,0² = 4,0 J. Energia final K_f = ½·0,50·1,33² + ½·1,0·2,67² ˜ 4,0 J (conservada).
Explicação
A solução utiliza as fórmulas específicas para colisões elásticas unidimensionais, que garantem a conservação do momento linear e da energia cinética. Os cálculos demonstram que tanto o momento linear quanto a energia cinética permanecem constantes antes e depois da colisão, validando as leis da física envolvidas. Assim, as velocidades finais obtidas são consistentes com os princípios da conservação em colisões elásticas.
Raio-X da questão
colisão elástica
avaliacao
conservação do momento linear · energia cinética
Revisar as leis de conservação do momento linear e da energia cinética.
O aluno pode confundir a conservação do momento linear com a conservação da energia, aplicando incorretamente as fórmulas de cada um.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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