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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 46 da UFG 2004

Prova objetiva · Física: Colisões

A figura abaixo ilustra uma situação de colisão onde as forças dissipativas podem ser desprezadas.

Ilustração de uma plataforma horizontal elevada em relação ao solo, formando um degrau à direita. Sobre a superfície superior da plataforma estão dois blocos quadrados, A e B. O bloco B encontra-se em repouso na extremidade direita da plataforma, na beirada do degrau. O bloco A está à esquerda de B e desloca-se para a direita, em direção a B, com velocidade indicada por uma seta horizontal apontando para a direita com o vetor v acima dela.

O bloco A, de massa M_A, desliza sobre a plataforma horizontal com velocidade v e realiza uma colisão frontal, perfeitamente elástica, com o bloco B, de massa M_B, inicialmente em repouso. Pode-se afirmar que, após a colisão,

  1. A
    se M_A > M_B, somente o bloco B cairá.
  2. B
    se M_A = M_B, os dois blocos cairão.
  3. C
    se M_A = M_B, somente o bloco B cairá.
  4. D
    se M_A < M_B, o bloco B cairá, e o bloco A ficará parado.
  5. E
    os dois blocos cairão independente dos valores de M_A e M_B.
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Resolução comentada

Numa colisão frontal perfeitamente elástica conservam-se a quantidade de movimento e a energia cinética. Com B inicialmente em repouso, as velocidades finais são:

v_A' = \frac{M_A - M_B}{M_A + M_B}\,v \qquad v_B' = \frac{2M_A}{M_A + M_B}\,v

B está na beirada do degrau. Qualquer velocidade dele para a direita o faz sair da plataforma e cair. Como v_B' > 0 sempre, B cai em todos os casos.

O que decide o destino de A é o sinal de v_A':

  1. Se M_A > M_B: v_A' > 0, A segue para a direita e também cai. Isso descarta (A).
  2. Se M_A = M_B: v_A' = 0 e v_B' = v. A para na plataforma e só B cai. Isso confirma (C) e descarta (B).
  3. Se M_A < M_B: v_A' < 0, A volta para a esquerda, não para. Isso descarta (D).
  4. Como A não cai quando M_A \le M_B, (E) também é falsa.

Só a alternativa (C) vale: com massas iguais, os blocos trocam de velocidade, A fica parado e apenas B cai.

Alternativa C.

Pegadinha: A alternativa D engana ao atribuir a A o repouso, que só acontece com massas iguais; com M_A < M_B, A volta.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • ACom M_A > M_B, A continua para a direita após o choque (v_A' > 0) e também cai.
  • BCom massas iguais A fica parado (v_A' = 0) e não cai.
  • DCom M_A < M_B, A recua para a esquerda, não fica parado; só parar ocorre com massas iguais.
  • ESó ocorre queda dos dois se M_A > M_B; nos demais casos A permanece na plataforma.

Assuntos: Colisões, Impulso e quantidade de movimento.

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Ver como caiu na prova Questão 46 no caderno 1ª etapa da UFG 2004

Fonte: UFG 2004 · 1ª etapa. Prova oficial ↗