Em um teste de segurança realizado em uma pista horizontal, um carro de massa 600 kg desloca-se a 20 m/s e…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em um teste de segurança realizado em uma pista horizontal, um carro de massa 600 kg desloca-se a 20 m/s e colide com outro carro, de massa 400 kg, que estava inicialmente em repouso. Após a colisão, os veículos permanecem unidos. Durante o curto intervalo da colisão, as forças externas horizontais podem ser desprezadas. Com base nessas informações, qual é o módulo da velocidade do conjunto de veículos imediatamente após a colisão?
- A) 8 m/s
- B) 15 m/s
- C) 20 m/s
- D) 12 m/s
- E) 10 m/s
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique o princípio físico. Como o intervalo da colisão é curto e as forças externas horizontais são desprezadas, a quantidade de movimento do sistema se conserva. Os carros ficam unidos, portanto a colisão é perfeitamente inelástica.
- Calcule a quantidade de movimento antes da colisão. Só o carro de 600 kg está em movimento, com 20 m/s, enquanto o de 400 kg está em repouso. Assim, Q antes = 600 x 20 = 12000 kg.m/s.
- Calcule a quantidade de movimento depois da colisão. A massa total do conjunto é 600 + 400 = 1000 kg. Chamando de v a velocidade final comum, Q depois = 1000 x v.
- Iguale as quantidades de movimento: 12000 = 1000 x v, logo v = 12 m/s. Esse é o módulo da velocidade do conjunto imediatamente após a colisão.
- Compare com o gabarito oficial. A resposta obtida, 12 m/s, coincide com a alternativa D, que é o gabarito oficial.
- Por que as outras alternativas estão erradas. A (8 m/s) usa a massa do carro parado no lugar da do carro em movimento. B (15 m/s) usa uma massa total incorreta no denominador. C (20 m/s) supõe que a velocidade não muda, o que ignora a conservação da quantidade de movimento. E (10 m/s) divide a velocidade pela metade, como se as massas fossem iguais, o que não é o caso.
💡 Dica: Use a conservação da quantidade de movimento para resolver.
Alternativa por alternativa
Usou a massa do carro que estava parado (400 kg) para multiplicar a velocidade inicial, calculando 400 x 20 / 1000. Na conservação da quantidade de movimento, apenas a massa do carro em movimento contribui para o momento inicial.
Por que engana: Confundir energia cinetica com quantidade de movimento, aplicando formulas erradas para colisao inelastica.
Calculou corretamente o momento inicial de 12000 kg.m/s, mas dividiu por uma massa total errada (800 kg), possivelmente por erro na soma ou por tentar tirar uma média entre as massas.
Acreditou que, como só um dos carros estava em movimento, a velocidade do conjunto permaneceria 20 m/s, sem considerar que a massa total aumenta e a quantidade de movimento se redistribui.
Como os veículos permanecem unidos, a colisão é perfeitamente inelástica. Desprezando as forças externas horizontais, conserva-se a quantidade de movimento: m₁v₁ + m₂v₂ = (m₁ + m₂)v. Assim, 600 · 20 + 400 · 0 = (600 + 400)v, portanto 12 000 = 1 000v e v = 12 m/s.
Dividiu a velocidade inicial por 2, como se as duas massas fossem iguais, ignorando que o conjunto final tem 1000 kg e que a massa do carro parado é diferente da do carro em movimento.
Raio-X da questão
colisão inelástica
avaliacao
conservacao da quantidade de movimento · calculo de velocidade media
Revisar a conservação da quantidade de movimento em colisões inelásticas.
Confundir energia cinetica com quantidade de movimento, aplicando formulas erradas para colisao inelastica.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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