Uma esfera de aço de massa m = 0,250 kg desloca-se para leste com v_i = +6,00 m/s e, ao colidir com uma parede…
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
Uma esfera de aço de massa m = 0,250 kg desloca-se para leste com v_i = +6,00 m/s e, ao colidir com uma parede rígida, emerge para oeste com v_f = -4,00 m/s. Calcule o impulso J exercido sobre a esfera. Use J = ?p = m(v_f - v_i) (unidades SI).
- A) J = 2,50 N·s, direção para oeste.
- B) J = 0 N·s, direção indefinida.
- C) J = 2,00 N·s, direção para leste.
- D) J = -2,50 kg·m/s, direção para leste.
- E) J = 3,00 N·s, direção para oeste.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Adotamos o referencial com leste como sentido positivo, de modo que oeste é negativo. Assim, v_i = +6,00 m/s e v_f = -4,00 m/s.
- O impulso é igual à variação da quantidade de movimento: J = m(v_f - v_i).
- Substituindo os valores, J = 0,250 x (-4,00 - 6,00) = 0,250 x (-10,00) = -2,50 N·s.
- O módulo do impulso é 2,50 N·s e o sinal negativo indica que o vetor aponta no sentido oposto ao referencial, ou seja, para oeste. Portanto, a alternativa A está correta e coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas: B supõe que o impulso seria nulo, o que só ocorreria se a velocidade não mudasse; C tem a direção invertida e um valor que não corresponde ao cálculo; D tem o número certo com sinal que indica oeste, não leste; E usa um valor de cálculo que não corresponde a m(v_f - v_i).
- Resposta final: J = 2,50 N·s, direção para oeste.
💡 Dica: Aplique a fórmula do impulso e substitua os valores.
Alternativa por alternativa
J = ?p = m(v_f-v_i) = 0,250·(-4,00 - 6,00) = -2,50 kg·m/s ? magnitude 2,50 N·s; sinal negativo indica direção para oeste.
O aluno acredita que, como a esfera volta, o impulso deve ser zero, ou que a velocidade não mudou. Ele confunde a variação do vetor velocidade com a ideia de que a esfera ficou parada.
O aluno calcula com um valor errado para a velocidade final, obtendo 0,250 x 8 = 2,00 N·s, e atribui a direção leste ao resultado positivo. Ele ignora que o sentido da variação é dado pelo sinal de v_f - v_i.
Por que engana: Confundir a direção do impulso, calculando apenas a magnitude sem considerar a mudança de direção da velocidade.
O aluno obtém corretamente o valor -2,50 mas interpreta o sinal negativo como leste, invertendo a convenção de sinais adotada. Ele também não percebe que kg·m/s é equivalente a N·s.
O aluno calcula um produto com valor incorreto, como 0,250 x 12 = 3,00, possivelmente somando velocidades de forma errada. Ele acerta a direção oeste, mas o módulo não corresponde à variação da quantidade de movimento.
Raio-X da questão
impulso e colisão
avaliacao
impulso e colisão · conservação da quantidade de movimento
Revisar a fórmula do impulso e suas aplicações em colisões.
Confundir a direção do impulso, calculando apenas a magnitude sem considerar a mudança de direção da velocidade.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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