Compare as colisões de uma bola de vôlei e de uma bola de golfe com o tórax de uma pessoa, parada em pé. A…

Questão

Compare as colisões de uma bola de vôlei e de uma bola de golfe com o tórax de uma pessoa, parada em pé. A bola de vôlei, com massa de 270 g, tem velocidade de 30 m/s quando atinge a pessoa, e a de golfe, com 45 g, tem velocidade de 60 m/s ao atingir a mesma pessoa, nas mesmas condições. Considere ambas as colisões totalmente inelásticas. É correto apenas o que se afirma em: [IMAGEM] [FUVEST 2013 - Questão 14] FUVEST - 2013

1. A) Antes das colisões, a quantidade de movimento da bola de golfe é maior que a da bola de vôlei.
2. B) Antes das colisões, a energia cinética da bola de golfe é maior que a da bola de vôlei.
3. C) Após as colisões, a velocidade da bola de golfe é maior que a da bola de vôlei.
4. D) Durante as colisões, a força média exercida pela bola de golfe sobre o tórax da pessoa é maior que a exercida pela bola de vôlei.
5. E) Durante as colisões, a pressão média exercida pela bola de golfe sobre o tórax da pessoa é maior que a exercida pela bola de vôlei.

✅ Resposta correta: alternativa E

Resolução passo a passo

1. Calcule a quantidade de movimento (p = m·v), usando massas em kg. Vôlei: 0,270 × 30 = 8,1 kg·m/s. Golfe: 0,045 × 60 = 2,7 kg·m/s. A bola de vôlei tem quantidade de movimento maior, logo a alternativa A é falsa. Passo 2: Calcule a energia cinética (Ec = m·v²/2). Vôlei: 0,5 × 0,270 × 900 = 121,5 J. Golfe: 0,5 × 0,045 × 3600 = 81 J. A energia cinética da bola de vôlei é maior, logo a alternativa B é falsa. Passo 3: Na colisão totalmente inelástica, a bola fica presa ao tórax, que está parado e não acompanha o movimento de forma relevante. Assim, após a colisão a velocidade da bola é praticamente nula nos dois casos, e a alternativa C é falsa, pois não há velocidade maior da bola de golfe depois do choque. Passo 4: O impulso relaciona força e variação da quantidade de movimento (F·Δt = Δp). Como o tempo de colisão é considerado o mesmo nas duas situações, a força média é proporcional à variação da quantidade de movimento: 8,1 para o vôlei e 2,7 para o golfe. Logo, a força média exercida pela bola de vôlei é maior, e a alternativa D é falsa. Passo 5: A pressão média é p = F/A. A força da bola de golfe é menor, mas a área de contato dela com o tórax é muito menor que a da bola de vôlei. Como a pressão depende da força dividida pela área, a concentração da força em área bem pequena faz a pressão média da bola de golfe ser maior. Portanto, apenas a alternativa E é correta.

💡 Dica: Calcule o impulso e a variação de momento para cada bola considerando colisão inelástica.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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