Questão 54 (1º exame) da FUVEST 2002

Question

Dois pequenos discos, de massas iguais, são lançados sobre uma superfície plana e horizontal, sem atrito, com velocidades de módulos iguais. A figura ao lado registra a posição dos discos, vistos de cima, em intervalos de tempo sucessivos e iguais, antes de colidirem, próximo ao ponto P. Dentre as possibilidades representadas, aquela que pode corresponder às posições dos discos, em instantes sucessivos, após a colisão, é

Malha quadriculada mostrando as posições sucessivas de dois pequenos discos (um azul e um branco) antes da colisão próximo ao ponto P, que contém eixos ortogonais orientados para cima e para a direita. O disco azul desloca-se para cima e para a direita, e o disco branco desloca-se para cima e para a esquerda.

Cinco malhas quadriculadas identificadas pelas letras de a a e, cada uma indicando possíveis posições dos dois discos após a colisão em torno do ponto P.

As alternativas estão no enunciado, acima.

A
B
C
D
E

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 54 (1º exame) da FUVEST 2002

1º exame · Física: Colisões

Texto-base das questões 41 a 60 · V

OBSERVAÇÃO (para todas as questões de Física): o valor da aceleração da gravidade na superfície da Terra é representado por g. Quando necessário adote: para g, o valor de 10\ \text{m}/s^2; para a massa específica (densidade) da água, o valor de 1.000\ \text{kg/m}^3 = 1\text{g/cm}^3; para o calor específico da água, o valor de 1{,}0\ \text{cal /(g.}^\circ\text{C)} ( 1\text{ caloria} \cong 4\text{ joules}).

Dois pequenos discos, de massas iguais, são lançados sobre uma superfície plana e horizontal, sem atrito, com velocidades de módulos iguais. A figura ao lado registra a posição dos discos, vistos de cima, em intervalos de tempo sucessivos e iguais, antes de colidirem, próximo ao ponto P. Dentre as possibilidades representadas, aquela que pode corresponder às posições dos discos, em instantes sucessivos, após a colisão, é

Malha quadriculada mostrando as posições sucessivas de dois pequenos discos (um azul e um branco) antes da colisão próximo ao ponto P, que contém eixos ortogonais orientados para cima e para a direita. O disco azul desloca-se para cima e para a direita, e o disco branco desloca-se para cima e para a esquerda.

Cinco malhas quadriculadas identificadas pelas letras de a a e, cada uma indicando possíveis posições dos dois discos após a colisão em torno do ponto P.

As alternativas estão no enunciado, acima.

A
B
C
D
E

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

Como a superfície não tem atrito, o sistema é isolado na horizontal. Assim, a quantidade de movimento total se conserva, e isso vale também para cada direção. Como as massas são iguais, a quantidade de movimento total é proporcional à soma dos deslocamentos dos discos em intervalos de tempo iguais.\n\nAntes da colisão, pela figura:\n\n1. O disco azul avança, a cada intervalo, 3 quadradinhos para a direita e 3 para cima: (+3,+3).\n2. O disco branco avança 3 para a esquerda e 3 para cima: (-3,+3).\n3. A soma é (0,+6): a quantidade de movimento total é vertical, para cima, e sem componente horizontal.\n\nDepois da colisão, a soma dos deslocamentos também deve ser vertical, para cima. Além disso, a energia cinética não pode aumentar.\n\nAnálise das figuras, sabendo que os discos se afastam de P com o tempo:\n\n- (a): azul sobe e branco vai para a direita, e a soma tem componente horizontal.\n- (b): os discos se afastam para baixo, e a soma é horizontal.\n- (c): os dois vão para baixo e para a direita, e a soma aponta para baixo.\n- (d): azul sobe para a direita e branco desce para a direita, e a soma é horizontal.\n- (e): azul vai para cima e para a esquerda, e branco vai para cima e para a direita, com deslocamentos horizontais iguais e opostos. A soma é só vertical e para cima, como antes da colisão.\n\nSó a figura (e) conserva a quantidade de movimento.\n\nAlternativa E.

Por que as outras alternativas estão erradas

AA soma dos deslocamentos tem componente horizontal para a direita, e a quantidade de movimento horizontal inicial era nula.
BOs discos se afastam para baixo e a soma é horizontal, quando deveria ser vertical para cima.
COs dois discos vão para baixo e para a direita, e a soma aponta para baixo, o oposto do sentido inicial.
DAs componentes verticais se cancelam e sobra uma soma horizontal, o que não conserva a quantidade de movimento.

Assunto: Colisões.

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Fonte: FUVEST 2002 · 1º exame. Prova oficial ↗