(DISSERTATIVA, Dif.3) Dois corpos em uma dimensão colidem elasticamente. Antes da colisão: m1 = 2,0 kg com…
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
(DISSERTATIVA, Dif.3) Dois corpos em uma dimensão colidem elasticamente. Antes da colisão: m1 = 2,0 kg com velocidade v1 = 5,0 m/s; m2 = 3,0 kg com v2 = 0 m/s. Calcule as velocidades finais v1f e v2f. Em seguida, verifique, com cálculos, a conservação do momento linear e da energia cinética. Apresente os resultados e um parágrafo curto interpretando se houve transferência de energia cinética entre os corpos.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Para colisão elástica unidimensional, v1f = (m1-m2)/(m1+m2)·v1i + (2m2)/(m1+m2)·v2i. Com v2i=0: v1f = (2-3)/(2+3)·5,0 = (-1/5)·5,0 = -1,0 m/s. v2f = (2m1)/(m1+m2)·v1i = (2·2)/(5)·5,0 = (4/5)·5,0 = 4,0 m/s. Momento inicial p_i = m1·v1i + m2·v2i = 2,0·5,0 + 3,0·0 = 10,0 kg·m/s. Momento final p_f = 2,0·(-1,0) + 3,0·4,0 = -2,0 + 12,0 = 10,0 kg·m/s (conservado). Energia cinética inicial KE_i = ½·2,0·(5,0)² + ½·3,0·0² = 25,0 J. Energia final KE_f = ½·2,0·(-1,0)² + ½·3,0·(4,0)² = 1,0 + 24,0 = 25,0 J (conservada). Interpretação: houve transferência de energia cinética do corpo m1 para m2; como a colisão é elástica, a energia total e o momento foram conservados, resultando em inversão da direção de m1 (v1f negativo) e aceleração de m2 a 4,0 m/s.
Explicação
A solução apresenta a aplicação das fórmulas de conservação do momento linear e da energia cinética, que são fundamentais em colisões elásticas. Os cálculos demonstram que ambos os princípios são respeitados, confirmando a validade das velocidades finais obtidas. A interpretação fornece uma visão clara sobre a transferência de energia entre os corpos e as consequências da colisão.
Raio-X da questão
colisão elástica
avaliacao
conservação do momento linear · energia cinética
Revisar as leis de conservação de momento linear e energia cinética em colisões.
O aluno pode confundir a conservação da energia cinética com a conservação do momento linear, não aplicando corretamente as fórmulas para cada caso.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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