Questão 30
A quantidade de movimento, ou momento linear, é uma grandeza vetorial que corresponde ao produto da massa de um objeto pelo seu vetor velocidade. Essa grandeza se conserva nas colisões de dois objetos desde que forças externas possam ser desprezadas.
Considere que uma esfera A, de massa m, se desloca, da esquerda para a direita, com velocidade constante de módulo v sobre uma superfície sem atrito. Em dado momento, essa esfera colide frontalmente com outra esfera B, também de massa m e em repouso.
Fazem-se as seguintes hipóteses sobre os movimentos das esferas após a colisão:
- A esfera B se move para a direita com velocidade de módulo v e a esfera A permanece em repouso.
- As esferas permanecem unidas e se movem para a direita com velocidade de módulo .
- A esfera A se move para a esquerda com velocidade de módulo e a esfera B se move para a direita também com velocidade de módulo .
Das hipóteses acima
- apenas a III pode ocorrer.
- apenas a I e a II podem ocorrer.
- apenas a I e a III podem ocorrer.
- apenas a II e a III podem ocorrer.
- I, II e III podem ocorrer.
Resolução
A conservação do momento linear exige que o momento total após a colisão seja igual ao momento inicial .
Hipótese I: A fica em repouso, B se move com v.
A energia cinética também se conserva (), logo trata-se de uma colisão elástica — fisicamente possível. ✓
Hipótese II: As esferas ficam unidas e se movem com .
A energia cinética final : há perda de energia (colisão perfeitamente inelástica) — fisicamente possível. ✓
Hipótese III: A vai para a esquerda com , B vai para a direita com .
O momento não se conserva. Hipótese impossível. ✗
Portanto, apenas as hipóteses I e II podem ocorrer.