Em um laboratório escolar, um carrinho A (m1 = 0,20 kg, v1 = 1,50 m/s) colide elasticamente com outro B (m2 =…
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 laboratório escolar, um carrinho A (m1 = 0,20 kg, v1 = 1,50 m/s) colide elasticamente com outro B (m2 = 0,30 kg, v2 = 0). Sobre conservação em colisões elásticas: quais quantidades são preservadas? Use p = Sm·v e Ec = ½m·v².
- A) Somente o momento linear total é conservado.
- B) Somente a energia potencial é conservada.
- C) Somente a energia cinética total é conservada.
- D) Ambos, momento linear total e energia cinética total, são conservados.
- E) Nenhum dos dois é conservado; ambos variam.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Calcule o momento linear total antes da colisão. p = m1·v1 + m2·v2 = 0,20 · 1,50 + 0,30 · 0 = 0,30 kg·m/s. Passo 2: Calcule a energia cinética total antes da colisão. Ec = ½m1·v1² + ½m2·v2² = ½ · 0,20 · 1,50² = 0,225 J. Passo 3: Em uma colisão elástica unidimensional, as velocidades finais seguem as fórmulas v1' = (m1 − m2)/(m1 + m2) · v1 e v2' = 2·m1/(m1 + m2) · v1. Substituindo: v1' = (−0,10/0,50) · 1,50 = −0,30 m/s e v2' = (0,40/0,50) · 1,50 = 1,20 m/s. Passo 4: Verifique o momento após a colisão. p' = 0,20 · (−0,30) + 0,30 · 1,20 = −0,06 + 0,36 = 0,30 kg·m/s, igual ao valor inicial, logo o momento total é conservado. Passo 5: Verifique a energia cinética após a colisão. Ec' = ½ · 0,20 · 0,09 + ½ · 0,30 · 1,44 = 0,009 + 0,216 = 0,225 J, igual ao valor inicial, logo a energia cinética total também é conservada. Passo 6: Conclusão: em colisões elásticas, tanto o momento linear total quanto a energia cinética total são conservados, o que corresponde à alternativa D, que coincide com o gabarito oficial. A alternativa A está errada porque omite a conservação da energia cinética. A alternativa B está errada porque a energia potencial não está envolvida nessa colisão horizontal. A alternativa C está errada porque o momento linear também se conserva. A alternativa E está errada porque, embora as velocidades mudem, as grandezas conservadas permanecem constantes.
💡 Dica: Identifique as quantidades que se conservam em colisões elásticas.
Alternativa por alternativa
Acredita que apenas o momento se conserva porque confunde colisão elástica com colisão inelástica, na qual a energia cinética não se conserva. Também pode imaginar que a energia cinética 'se perde' no choque.
Por que engana: Confundir a conservação do momento linear com a conservação da energia cinética, acreditando que apenas um deles é preservado na colisão.
Supõe que a energia potencial é a grandeza conservada porque associa colisões a 'energia armazenada' ou a molas. Em um trilho horizontal não há variação relevante de altura, e a energia cinética é a que se conserva.
Acredita que somente a energia cinética se conserva, achando que o momento linear muda porque as velocidades mudam. Não percebe que, em sistemas isolados, o momento total é sempre conservado.
Definição de colisão elástica: p_total e Ec_total permanecem iguais antes e depois.
Raciocina que, como as velocidades de ambos os carrinhos mudam após o choque, todas as grandezas mudam também. Ignora que momento e energia cinética total são conservados mesmo com variação individual.
Raio-X da questão
conservação em colisões elásticas
avaliacao
conservação de momento linear · conservação de energia cinética
Revisar as leis de conservação de momento e energia em colisões elásticas.
Confundir a conservação do momento linear com a conservação da energia cinética, acreditando que apenas um deles é preservado na colisão.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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