Em um processo produtivo, um bloco de m1 = 4,0 kg desloca-se a 2,0 m/s e colide plasticamente com outro bloco…
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 processo produtivo, um bloco de m1 = 4,0 kg desloca-se a 2,0 m/s e colide plasticamente com outro bloco de m2 = 6,0 kg inicialmente em repouso. Explique e calcule: velocidade final, energia dissipada e impulso no primeiro bloco. Proponha duas medidas para reduzir o desgaste do equipamento e justifique.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Velocidade final comum: vf = (m1·v1)/(m1+m2) = (4,0×2,0)/(4,0+6,0) = 0,8 m/s. Energia inicial Ki = 0,5·4,0·2,0^2 = 8,0 J. Energia final Kf = 0,5·(4,0+6,0)·0,8^2 = 3,2 J. Energia dissipada = 8,0 - 3,2 = 4,8 J. Impulso sobre o primeiro bloco ?p = m1(vf - v1) = 4,0×(0,8-2,0) = -4,8 kg·m/s (módulo 4,8 kg·m/s, sentido oposto ao movimento inicial). Medidas para reduzir desgaste: 1) reduzir velocidade relativa de impacto (diminuir v1) para diminuir energia perdida e picos de força; 2) aumentar o tempo de contato com dispositivos amortecedores/pads ou sistemas de dissipação (se ?t aumenta, força média |F| = |?p|/?t diminui; ex.: se ?t = 0,05 s, |F| ˜ 96 N), o que reduz choque mecânico e manutenção. Justificativa de sustentabilidade: menor desgaste reduz consumo de materiais e geração de resíduos, economia de energia em manutenção e possibilidade de recuperar parte da energia dissipada com sistemas de absorção regenerativa.
Explicação
A explicação aborda os conceitos de conservação de momento linear e energia em colisões, calculando a velocidade final e a energia dissipada de forma clara e precisa. As medidas propostas para reduzir o desgaste do equipamento são fundamentadas em princípios físicos, como a redução da força média durante o impacto e a diminuição da energia perdida. A justificativa de sustentabilidade destaca a importância de práticas que minimizam o consumo de recursos e promovem a eficiência energética.
Raio-X da questão
colisão inelástica
avaliacao
conservação da quantidade de movimento · energia cinética
Revisar as leis da conservação da quantidade de movimento e energia em colisões.
O aluno pode confundir a colisão inelástica com a elástica, não considerando a dissipação de energia.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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