Em uma simulação de colisão realizada em uma pista reta, dois veículos movem-se em sentidos opostos e ficam…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Elaborar explicações, previsões e cálculos a respeito dos movimentos de objetos na Terra, no Sistema Solar e no Universo com base na análise das interações gravitacionais, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma simulação de colisão realizada em uma pista reta, dois veículos movem-se em sentidos opostos e ficam presos após o impacto. O veículo 1, de massa 800 kg, desloca-se para leste com velocidade de 15 m/s. O veículo 2, de massa 1 200 kg, desloca-se para oeste com velocidade de 5 m/s. Considere o sentido leste como positivo e despreze forças externas durante a colisão. Com base nos dados da simulação, determine a velocidade comum do conjunto imediatamente após a colisão, aplicando a conservação da quantidade de movimento.
- A) 5,0 m/s para leste.
- B) 3,0 m/s para oeste.
- C) 7,5 m/s para leste.
- D) 9,0 m/s para leste.
- E) 3,0 m/s para leste.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identifique os dados com sinais. Leste é positivo, então v1 = +15 m/s e v2 = -5 m/s (oeste). Massas: m1 = 800 kg e m2 = 1200 kg. Passo 2: Calcule a quantidade de movimento total antes da colisão. Q1 = 800 x 15 = 12000 kg.m/s. Q2 = 1200 x (-5) = -6000 kg.m/s. Q total = 12000 + (-6000) = 6000 kg.m/s. Passo 3: Após a colisão, os veículos ficam presos e formam um único conjunto de massa 800 + 1200 = 2000 kg, com velocidade comum V. Pela conservação da quantidade de movimento, 2000 x V = 6000, logo V = 3 m/s. Como o resultado é positivo, o movimento é para leste. Passo 4: Compare com o gabarito oficial. A resposta obtida, 3,0 m/s para leste, coincide com a alternativa E, que é o gabarito. Passo 5: Por que as outras estão erradas. A) 5,0 m/s para leste corresponde a uma média aritmética simples das velocidades, o que ignora as massas. B) 3,0 m/s para oeste tem o módulo certo, mas o sentido invertido. C) 7,5 m/s para leste resulta de dividir 6000 por 800, usando só a massa do veículo 1. D) 9,0 m/s para leste resulta de somar os módulos das quantidades de movimento (12000 + 6000 = 18000) e dividir por 2000, desconsiderando o sinal do sentido oposto.
💡 Dica: Use a fórmula da conservação do momento linear.
Alternativa por alternativa
O aluno tirou a média aritmética das velocidades (15 + (-5)) / 2 = 5 m/s, ignorando que as massas são diferentes e que a conservação exige ponderação pela massa.
O aluno calculou corretamente o módulo 3 m/s, mas inverteu a ordem da subtração (1200 x 5 - 800 x 15 = -6000) e concluiu que o sentido é oeste, sem conferir o sinal com o sentido positivo adotado.
O aluno dividiu a quantidade de movimento total (6000) apenas pela massa do veículo 1 (800 kg), esquecendo que, após a colisão, a massa do conjunto é a soma das massas (2000 kg).
O aluno somou as quantidades de movimento como se fossem grandezas escalares de mesmo sentido (12000 + 6000 = 18000), ignorando que os veículos se movem em sentidos opostos e que a soma deve considerar o sinal.
Por que engana: O aluno pode confundir a fórmula da conservação do momento, aplicando incorretamente as massas ou velocidades dos veículos.
Adotando o sentido leste como positivo, v₁ = +15 m/s e v₂ = −5 m/s. Pela conservação da quantidade de movimento: m₁v₁ + m₂v₂ = (m₁ + m₂)v_f. Assim, 800 · 15 + 1 200 · (−5) = 2 000v_f, portanto 12 000 − 6 000 = 2 000v_f e v_f = 3,0 m/s. O resultado positivo indica que o conjunto se move para leste.
Raio-X da questão
conservação do momento
avaliacao
conservação do momento · cálculo de velocidade média
Revisar a conservação do momento em colisões inelásticas.
O aluno pode confundir a fórmula da conservação do momento, aplicando incorretamente as massas ou velocidades dos veículos.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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