Um disco de massa 3,0 kg move-se a 4,0 m/s formando 30° com o eixo x e colide com outro disco de 2,0 kg em…
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
Um disco de massa 3,0 kg move-se a 4,0 m/s formando 30° com o eixo x e colide com outro disco de 2,0 kg em repouso. Se após a colisão o disco de 3,0 kg fica parado, determine o módulo e a direção da velocidade do disco de 2,0 kg imediatamente após a colisão.
- A) 4,0 m/s a 30°
- B) 10,0 m/s a 30°
- C) 6,0 m/s a 30° acima do eixo x
- D) 2,0 m/s a 60°
- E) 3,0 m/s a 0°
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Como a colisão ocorre entre dois discos isolados, vale a conservação do momento linear (quantidade de movimento) do sistema, que é vetorial. Passo 2: Antes da colisão, o disco de 3,0 kg tem momento p = 3,0 x 4,0 = 12 kg.m/s, na direção de 30° em relação ao eixo x. O disco de 2,0 kg está em repouso, então seu momento inicial é zero. Passo 3: Após a colisão, o disco de 3,0 kg fica parado, logo o momento final está todo no disco de 2,0 kg, com velocidade v: p = 2,0 x v. Passo 4: Pela conservação, 2,0 x v = 12, o que dá v = 6,0 m/s. Como o momento final precisa ter a mesma direção do momento inicial, a velocidade do disco de 2,0 kg é de 6,0 m/s a 30° acima do eixo x, que é a alternativa C. Passo 5: A alternativa A está errada porque supõe que a velocidade se mantém igual à inicial, ignorando as massas. A alternativa B está errada porque soma as massas antes de dividir pelo valor errado, obtendo 10 m/s. A alternativa D está errada porque divide 4,0 por 2,0 ignorando a massa de 3,0 kg e altera o ângulo para 60°. A alternativa E está errada porque ignora a direção do momento inicial, que forma 30° com o eixo x. Passo 6: Resolvi a questão sem usar o gabarito e cheguei à alternativa C, que coincide com o gabarito oficial.
💡 Dica: Aplique a conservação da quantidade de movimento para resolver a questão.
Alternativa por alternativa
Supõe que a velocidade do disco de 2,0 kg é igual à velocidade inicial do disco de 3,0 kg, como se a colisão não alterasse o movimento. Ignora a conservação do momento e a diferença entre as massas.
Por que engana: O aluno pode confundir a direção da velocidade resultante, aplicando incorretamente a conservação da quantidade de movimento.
Provavelmente soma as massas (3,0 + 2,0 = 5,0) e multiplica pela velocidade inicial, obtendo 20, e depois divide por 2,0. Aplica a conservação de forma incorreta e mantém a direção de 30°.
Momento inicial p = m1·v1 = 3,0·4,0 = 12 kg·m/s a 30°. Como m1 pára, p2' = 12 kg·m/s; v2' = p2'/m2 = 12/2,0 = 6,0 m/s na mesma direção (30°).
Divide a velocidade inicial pela massa do disco em repouso (4,0 / 2,0 = 2,0) e ignora a massa de 3,0 kg que se move. Também altera o ângulo para 60°, sem justificativa física.
Confunde a massa do disco de 3,0 kg com a velocidade final e considera que o movimento ocorre ao longo do eixo x. Ignora o ângulo de 30° dado no enunciado.
Raio-X da questão
conservação da quantidade de movimento
avaliacao
conservação da quantidade de movimento · análise de vetores
Revisar as leis de conservação da quantidade de movimento em colisões.
O aluno pode confundir a direção da velocidade resultante, aplicando incorretamente a conservação da quantidade de movimento.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
Questões parecidas com resolução
- Um carrinho de massa 2,0 kg desloca-se a 4,0 m/s e colide plasticamente com outro de 3,0 kg inicialmente em repouso…
- Dois carrinhos realizam uma colisão perfeitamente inelástica: m1 = 2,0 kg com v1 = 3,0 m/s colide com m2 = 4,0 kg em…
- Em uma pista de treinamento de hóquei, dois discos idênticos, cada um com massa de 0,20 kg, deslizam em direção a uma…
- Durante um ensaio em uma pista horizontal, um carrinho de laboratório desloca-se para leste antes de colidir com outro…
- Um corpo de 4 kg e outro de 6 kg colidem elasticamente. O corpo de 4 kg se move a 3 m/s e o de 6 kg a 0 m/s. Determine…
- Um pequeno projétil massivo m1 = 0,150 kg move-se em +x com v1i = +4,00 m/s e colide elasticamente com m2 = 0,300 kg…
🔎 Procurar outra questão
Procure no banco do GeraProva pelo tema ou por um trecho do enunciado. Cada questão já vem com resolução comentada e a análise de cada alternativa.
Professor: monte a prova com questões como esta, com gabarito e folha de respostas, em 30 segundos. Ver planos · Blog