Carrinho A (mA = 2,0 kg) desloca-se a vA = 3,0 m/s e colide plasticamente com carrinho B (mB = 1,0 kg)…
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
Carrinho A (mA = 2,0 kg) desloca-se a vA = 3,0 m/s e colide plasticamente com carrinho B (mB = 1,0 kg) inicialmente em repouso. Usando conservação da quantidade de movimento, determine a velocidade comum v após a colisão.
- A) v = 0 m/s, pois carrinho B estava em repouso
- B) v = (mA·vA + mB·vB)/(mA + mB) = (2,0·3,0 + 1,0·0)/(3,0) = 2,0 m/s
- C) v = 5,0 m/s, somando velocidades precolisão
- D) v = 3,0 m/s, porque é a velocidade inicial do carrinho A
- E) v = 4,0 m/s, já que mA é maior e desloca mais
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. O carrinho A tem massa mA = 2,0 kg e velocidade vA = 3,0 m/s. O carrinho B tem massa mB = 1,0 kg e está em repouso, logo vB = 0. A colisão é plástica, ou seja, os carrinhos ficam unidos e se movem com a mesma velocidade v após o choque.
- Aplique a conservação da quantidade de movimento. Como não há forças externas horizontais relevantes no sistema, a quantidade de movimento total antes da colisão é igual à depois: mA·vA + mB·vB = (mA + mB)·v.
- Calcule a quantidade de movimento inicial. mA·vA = 2,0 · 3,0 = 6,0 kg·m/s. mB·vB = 1,0 · 0 = 0. Total = 6,0 kg·m/s.
- Calcule a massa total após a colisão. mA + mB = 2,0 + 1,0 = 3,0 kg.
- Isole v. v = 6,0 / 3,0 = 2,0 m/s. Esse resultado coincide com a alternativa B, que é a correta e também coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas: A) o carrinho B estar parado não impede o movimento do conjunto, porque o carrinho A transfere quantidade de movimento a ele. C) somar as velocidades não é o procedimento; a média deve ser ponderada pelas massas. D) a velocidade do carrinho A diminui com a colisão, pois a massa do conjunto aumenta e a quantidade de movimento se redistribui. E) a massa maior de A não aumenta a velocidade final; o conjunto tem massa total maior e a velocidade cai.
💡 Dica: Aplique a fórmula da conservação da quantidade de movimento.
Alternativa por alternativa
O aluno acredita que, como o carrinho B estava parado, nada se move após a colisão. Ele esquece que o carrinho A transfere quantidade de movimento ao B e que o conjunto passa a se mover juntos.
Em colisão inelástica total a quantidade de movimento se conserva: p_ini = 2,0·3,0 = 6,0 kg·m/s; dividido pela massa total 3,0 kg resulta v = 2,0 m/s.
O aluno soma as velocidades antes da colisão (3,0 + 2,0 ou similar) em vez de aplicar a conservação da quantidade de movimento com ponderação pelas massas. Assim, trata a velocidade como grandeza aditiva sem considerar a massa.
Por que engana: Confundir a velocidade após a colisão com a soma das velocidades dos carrinhos antes da colisão, resultando em uma velocidade maior do que a real.
O aluno assume que a velocidade do carrinho A não muda após a colisão, ignorando que a massa do sistema aumenta e que a quantidade de movimento se distribui entre os dois carrinhos.
O aluno associa maior massa a maior velocidade, o que é uma intuição do dia a dia. Pela conservação da quantidade de movimento, a massa maior do conjunto após a colisão reduz a velocidade comum.
Raio-X da questão
conservação da quantidade de movimento
avaliacao
conservação da quantidade de movimento · cálculo de velocidade média
Revisar a conservação da quantidade de movimento em colisões.
Confundir a velocidade após a colisão com a soma das velocidades dos carrinhos antes da colisão, resultando em uma velocidade maior do que a real.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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