PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 27 do IME 2022
![F1 Dois gráficos de velocidade $v$ [m/s] em função do tempo $t$ [s], com o eixo horizontal marcado de 0 a 5 e o vertical de −3 a 3. À esquerda, “Figura 1 velocidade do objeto de massa $m_1$”: reta crescente que parte de $v=-1$ em $t=0$ e passa por $v=0$ em $t=1$, com continuação tracejada. À direita, “Figura 2 velocidade do objeto de massa $m_2$”: reta decrescente que parte de $v=3$ em $t=0$ e passa por $v=0$ em $t=1$, com continuação tracejada até próximo de $v=-3$ em $t=2$.](/media/questions/21040/F1.png)
Em um experimento, dois objetos de massas m_1 e m_2 partem, respectivamente, das posições 0 e 30 m do mesmo eixo horizontal. Suas velocidades são programadas de acordo com os gráficos lineares mostrados nas Figuras 1 e 2, até que, na iminência de colisão perfeitamente inelástica entre elas, o sistema de controle das velocidades é desativado, mantendo-se a inércia de seus movimentos.
A razão m_2/m_1 para que, após a colisão, os objetos retornem unidos à posição 0 e com velocidade constante de módulo 2 é:
- A1/7
- B1/5
- C1/3
- D3/7
- E3/5
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Resolução comentada
Primeiro, extraímos as acelerações dos gráficos.
Objeto 1: v_1 = -1 + t, ou seja, a_1 = 1\ \text{m/s}^2 e v_{01}=-1\ \text{m/s}.
Objeto 2: v_2 = 3 - 3t, ou seja, a_2=-3\ \text{m/s}^2 e v_{02}=3\ \text{m/s}.
Posições (MUV), com x_1(0)=0 e x_2(0)=30:
Na colisão, x_1=x_2:
As raízes são t=5 s e t=-3 s, então a colisão ocorre em t=5 s.
Velocidades nesse instante:
v_1 = -1+5 = 4\ \text{m/s} e v_2 = 3-15=-12\ \text{m/s}.
Posição da colisão: x_1 = -5+12{,}5 = 7{,}5 m (confere com x_2 = 30+15-37{,}5=7{,}5 m).
Depois do choque, os objetos voltam unidos para a posição 0, ou seja, para o sentido negativo, com velocidade de módulo 2: v'=-2\ \text{m/s}.
Conservação da quantidade de movimento:
Alternativa E.
Por que as outras alternativas estão erradas
- AResulta de erro nas velocidades no instante da colisão, por exemplo usar outro tempo de encontro.
- BNão decorre da conservação do momento com v_1=4, v_2=-12 e v'=-2.
- CVem de inverter ou errar o sinal de alguma velocidade na conservação do momento.
- DTambém não satisfaz 6m_1=10m_2; é erro de conta ao isolar a razão.
Assuntos: colisão inelástica, movimento uniformemente variado, gráfico v x t.
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Fonte: IME 2022 · Prova objetiva. Prova oficial ↗