PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 43 da UFPR 2009
Em um cruzamento mal sinalizado, houve uma colisão de dois automóveis, que vinham inicialmente de direções perpendiculares, em linha reta. Em módulo, a velocidade do primeiro é exatamente o dobro da velocidade do segundo, ou seja, v_1 = 2v_2. Ao fazer o boletim de ocorrência, o policial responsável verificou que após a colisão os automóveis ficaram presos nas ferragens (colisão inelástica) e se deslocaram em uma direção de 45^\circ em relação à direção inicial de ambos. Considere que a massa do segundo automóvel é exatamente o dobro da massa do primeiro, isto é, m_2 = 2m_1 e que a perícia constatou que o módulo da velocidade dos automóveis unidos, imediatamente após a colisão, foi de 40\text{ km/h}. Assinale a alternativa que apresenta a velocidade correta, em módulo, do automóvel 2, isto é, v_2, imediatamente antes da colisão.
- A15\sqrt{2}\text{ km/h}.
- B30\sqrt{2}\text{ km/h}.
- C60\sqrt{2}\text{ km/h}.
- D15\text{ km/h}.
- E30\text{ km/h}.
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Resolução comentada
Na colisão, a quantidade de movimento se conserva em cada direção. Tome o eixo x na direção do carro 1 e o eixo y na do carro 2 (perpendiculares).
Depois do choque, os carros unidos têm massa m_1+m_2=3m_1 e velocidade V=40\ \text{km/h} a 45^\circ dos eixos. Logo, as componentes são iguais:
- Eixo x: m_1v_1=(3m_1)V_x \Rightarrow v_1=3\cdot 20\sqrt{2}=60\sqrt{2}\ \text{km/h}.
- Eixo y: m_2v_2=(3m_1)V_y \Rightarrow 2m_1v_2=3m_1\cdot 20\sqrt{2} \Rightarrow v_2=30\sqrt{2}\ \text{km/h}.
Conferindo com a condição do enunciado: v_1=2v_2=60\sqrt{2} km/h, o que bate. Também é coerente o ângulo de 45^\circ: m_1v_1=m_2v_2, pois m_1\cdot 2v_2=2m_1\cdot v_2, então as componentes de momento são iguais.
Portanto v_2=30\sqrt{2}\ \text{km/h}.
Alternativa B.
Por que as outras alternativas estão erradas
- AUsa só a massa do carro 1 ou divide errado, ignorando que a massa total após o choque é 3m_1.
- CÉ o valor de v_1 (60\sqrt{2}), não de v_2.
- DNão corresponde a nenhuma conservação correta de momento; valor sem o fator \sqrt{2} e com conta errada.
- EEsquece o fator \sqrt{2} da componente a 45^\circ (usa V=40 sem decompor).
Assuntos: Colisões, Impulso e quantidade de movimento.
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Fonte: UFPR 2009 · 1ª fase. Prova oficial ↗