PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 24 do IME 2027

Um soldado lança uma granada a uma velocidade inicial de 10\sqrt{2}\ \text{m/s}, por uma direção que perfaz um ângulo de 45^\circ com o solo. Antes de atingir o solo, a granada explode, dividindo-se em dois fragmentos de 2/3 e 1/3 de sua massa inicial. Após a explosão, o fragmento mais leve se projeta à direita e o mais pesado à esquerda, conforme a figura. Exatamente após 1{,}9\ \text{s} do lançamento da granada, o fragmento mais pesado atinge um pequeno buraco de 5\ \text{cm} de profundidade no solo.
Dado:
• aceleração da gravidade: g = 10\ \text{m/s}^2.
No instante em que o fragmento mais pesado atinge o solo, a distância vertical, em cm, do fragmento mais leve até o solo é:
- A5
- B95
- C295
- D145
- E195
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Resolução comentada
Ideia central: as forças da explosão são internas, então o centro de massa (CM) dos fragmentos continua na trajetória parabólica que a granada teria sem explodir, até o primeiro fragmento tocar o solo.
Velocidade inicial: v_{0y}=10\sqrt2\cdot\sen 45^\circ=10\ \text{m/s}.
Altura do CM em t=1{,}9\ \text{s}:
O fragmento pesado está no fundo do buraco, a -5\ \text{cm}, e o solo é y=0. Sua massa é 2/3 da total e a do leve é 1/3.
O CM é a média ponderada das alturas:
- Substituindo: 95=\frac{2}{3}(-5)+\frac{1}{3}y_l
- Multiplicando por 3: 285=-10+y_l
- Logo y_l=295\ \text{cm}.
O fragmento leve está a 295 cm acima do solo (supondo que ainda não tenha caído, o que é coerente com esse valor positivo).
Alternativa C.
Pegadinha: A alternativa B engana quem para na altura do centro de massa (95 cm); também é preciso lembrar que o fragmento pesado está a -5 cm.
Por que as outras alternativas estão erradas
- Ausa apenas a profundidade do buraco, sem relação com a posição do fragmento leve.
- Bé a altura do centro de massa, e não a do fragmento leve.
- Dnão corresponde ao cálculo correto do centro de massa; resulta de erro nas massas ou nos sinais.
- Eignora o sinal negativo da posição do fragmento pesado ou usa a ponderação errada.
Assuntos: centro de massa, lançamento oblíquo, explosão.
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Fonte: IME 2027 · Prova objetiva. Prova oficial ↗