Em uma aula de Física, estudantes analisaram uma colisão entre dois carrinhos sobre um trilho horizontal…
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 uma aula de Física, estudantes analisaram uma colisão entre dois carrinhos sobre um trilho horizontal, desprezando o atrito durante o intervalo do choque. O carrinho A, de massa 60 kg, move-se a 5,0 m/s para a direita, enquanto o carrinho B, de massa 70 kg, está inicialmente em repouso. Após a colisão, os carrinhos ficam unidos e passam a se mover como um único sistema. Com base no texto e considerando a conservação da quantidade de movimento linear, qual é aproximadamente a velocidade do conjunto de carrinhos imediatamente após a colisão?
- A) 3,00 m/s
- B) 2,50 m/s
- C) 4,29 m/s
- D) 1,50 m/s
- E) 2,31 m/s
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. Carrinho A: massa mA = 60 kg e velocidade vA = 5,0 m/s para a direita. Carrinho B: massa mB = 70 kg e em repouso, logo vB = 0. Como o atrito é desprezado durante o choque, a quantidade de movimento total do sistema se conserva.
- Calcule a quantidade de movimento inicial. Somente A se move, então Q_inicial = 60 x 5,0 = 300 kg.m/s.
- Após a colisão, os carrinhos ficam unidos e formam um único corpo de massa total M = 60 + 70 = 130 kg, com velocidade comum V.
- Pela conservação da quantidade de movimento, Q_final = Q_inicial, logo 130 x V = 300, e V = 300 / 130 ≈ 2,31 m/s, no sentido para a direita.
- Conclusão: a alternativa correta é a E. Resolvi a questão sem usar o gabarito e o resultado coincide com ele.
- Por que as outras estão erradas: A (3,00 m/s) só seria obtida dividindo 300 por 100 kg, massa total incorreta; B (2,50 m/s) é a média aritmética das velocidades iniciais, o que ignora as massas diferentes; C (4,29 m/s) é 300 / 70, usando apenas a massa de B e esquecendo a massa de A; D (1,50 m/s) corresponde a 300 / 200, com soma de massas errada.
💡 Dica: Use a conservação da quantidade de movimento para resolver.
Alternativa por alternativa
Provavelmente dividiu a quantidade de movimento inicial (300 kg.m/s) por uma massa total de 100 kg, errando a soma das massas (60 + 70 = 130).
Por que engana: O aluno pode confundir a conservação da quantidade de movimento com a conservação de energia, aplicando a fórmula errada para calcular a velocidade final.
Acredita que a velocidade final é a média aritmética das velocidades iniciais, (5,0 + 0)/2 = 2,5 m/s, sem considerar as massas diferentes dos carrinhos.
Calculou 300 / 70, usando apenas a massa do carrinho B no denominador e esquecendo que a massa do carrinho A também compõe o conjunto unido após a colisão.
Provavelmente somou incorretamente as massas, usando 200 kg no denominador (300 / 200 = 1,50 m/s), em vez de 130 kg.
Como os carrinhos ficam unidos, trata-se de uma colisão perfeitamente inelástica. A quantidade de movimento inicial do sistema é p_i = (60 kg)(5,0 m/s) + (70 kg)(0 m/s) = 300 kg·m/s. A massa total após a colisão é 60 kg + 70 kg = 130 kg. Pela conservação da quantidade de movimento, 130v = 300, portanto v = 300/130 ≈ 2,31 m/s, para a direita.
Raio-X da questão
conservação da quantidade de movimento
avaliacao
conservação da quantidade de movimento · cálculo de velocidade média
Revisar a fórmula da conservação da quantidade de movimento em colisões.
O aluno pode confundir a conservação da quantidade de movimento com a conservação de energia, aplicando a fórmula errada para calcular a velocidade final.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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