Em um laboratório de segurança viária, dois ensaios simulam colisões em linha reta. No primeiro, um carrinho…
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 laboratório de segurança viária, dois ensaios simulam colisões em linha reta. No primeiro, um carrinho de 2 kg desloca-se a 6 m/s e, após a colisão, recua a 2 m/s; o contato dura 0,04 s. No segundo, um carrinho de 3 kg desloca-se a 4 m/s e para após a colisão; o contato dura 0,02 s. Considere como positivo o sentido inicial do movimento de cada carrinho e use impulso igual à variação da quantidade de movimento. A força média corresponde ao impulso dividido pelo tempo de contato. Comparando os dois ensaios, qual conclusão relaciona corretamente os módulos dos impulsos e das forças médias exercidas sobre os carrinhos?
- A) O primeiro carrinho recebe um impulso de maior módulo, e as forças médias são iguais nos dois ensaios.
- B) Os dois carrinhos recebem impulsos de mesmo módulo, mas a força média é maior no primeiro ensaio.
- C) Os dois carrinhos recebem impulsos de mesmo módulo, e as forças médias são iguais nos dois ensaios.
- D) O segundo carrinho recebe um impulso de maior módulo, e a força média também é maior no segundo ensaio.
- E) O primeiro carrinho recebe um impulso de maior módulo, mas a força média é maior no segundo ensaio.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- No primeiro ensaio, a quantidade de movimento inicial é 2 × 6 = 12 kg·m/s e a final é 2 × (−2) = −4 kg·m/s. Assim, o impulso tem módulo |−4 − 12| = 16 N·s.
- A força média no primeiro ensaio tem módulo 16 ÷ 0,04 = 400 N.
- No segundo ensaio, a quantidade de movimento inicial é 3 × 4 = 12 kg·m/s e a final é zero. O impulso tem módulo 12 N·s, e a força média é 12 ÷ 0,02 = 600 N.
- Portanto, o primeiro carrinho recebe impulso de maior módulo, mas a força média é maior no segundo; a alternativa E está correta. A alternativa A erra ao afirmar que as forças são iguais; B e C erram ao igualar os módulos dos impulsos; D inverte a comparação dos impulsos.
💡 Dica: Calcule a variação da quantidade de movimento com velocidades finais algébricas e depois divida cada impulso pelo tempo.
Alternativa por alternativa
O aluno pode calcular corretamente que o impulso do primeiro é maior, mas concluir que forças médias iguais decorrem de impulsos diferentes sem considerar os tempos de contato. Os valores são 400 N e 600 N.
O aluno pode considerar apenas a quantidade de movimento inicial, que é 12 kg·m/s nos dois casos, e ignorar que o primeiro carrinho recua, ficando com quantidade de movimento final negativa.
O aluno pode igualar os impulsos com base nas quantidades de movimento iniciais iguais e, em seguida, concluir que as forças também são iguais, sem calcular as variações de quantidade de movimento e os tempos.
O aluno pode comparar somente as quantidades de movimento iniciais e concluir que os impulsos são iguais ou maiores no segundo, desconsiderando o recuo do primeiro carrinho, que aumenta o módulo de sua variação de quantidade de movimento.
No primeiro ensaio, a variação da quantidade de movimento é 2 × (-2 - 6) = -16 kg·m/s, logo o impulso tem módulo 16 N·s e a força média, 400 N. No segundo, a variação é 3 × (0 - 4) = -12 kg·m/s, dando impulso de módulo 12 N·s e força média de 600 N. Assim, o primeiro impulso é maior, enquanto a segunda força média é maior.
Raio-X da questão
Impulso e força média
avaliacao
Quantidade de movimento como produto da massa pela velocidade · Sinal da velocidade e módulo de grandezas vetoriais
Quantidade de movimento
Tratar a velocidade de recuo como positiva e ignorar a inversão do movimento.
Segurança no trânsito
cientifico
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