Colisões Elásticas e Inelásticas

Colisões são encontros emocionantes entre objetos em movimento, e elas podem ser de dois tipos principais: elásticas e inelásticas. Nas colisões elásticas, a energia cinética total antes e depois da colisão é conservada, o que significa que a energia não é dissipada e os objetos saem da colisão sem se deformar e com velocidades diferentes. Já nas colisões inelásticas, parte da energia cinética é transformada em outras formas de energia, como energia térmica ou sonora, e os objetos podem se deformar ou grudar após a colisão.

Para resolver questões de colisões em vestibulares, é importante conhecer o princípio da conservação da quantidade de movimento, que se aplica tanto a colisões elásticas quanto inelásticas. Isso significa que, se não houver forças externas agindo, a soma dos momentos antes da colisão é igual à soma dos momentos depois dela. Além disso, nas colisões elásticas, você também deve usar o princípio da conservação da energia cinética.

Para determinar se uma colisão é elástica ou inelástica, verifique se a energia cinética total é a mesma antes e depois. Se for a mesma, é uma colisão elástica. Se não for a mesma, é inelástica.

Exercício Resolvido

Dois carros, A e B, colidem. Antes da colisão, o carro A está se movendo a $20 text{ m/s}$ para a direita e o carro B está a $10 text{ m/s}$ para a esquerda. Após a colisão, o carro A está a $15 text{ m/s}$ para a direita. Qual é a velocidade do carro B após a colisão?

Solução: Para resolver esse problema, aplicamos o princípio da conservação da quantidade de movimento. A quantidade de movimento total antes da colisão é igual à quantidade de movimento total depois da colisão, já que não há forças externas. Portanto, $m_A cdot v_{A_1} + m_B cdot v_{B_1} = m_A cdot v_{A_2} + m_B cdot v_{B_2}$ , onde os subscritos 1 e 2 representam os estados antes e depois da colisão, respectivamente. Substituindo os valores conhecidos, obtemos $m_A cdot 20 + m_B cdot (-10) = m_A cdot 15 + m_B cdot v_{B_2}$ . Agora, podemos resolver para $v_{B_2}$ : $v_{B_2} = 20 - 15 - 10 = -5 text{ m/s}$ . Portanto, o carro B está se movendo a $-5 text{ m/s}$ para a esquerda após a colisão.

Alternativas:

(a) $5 text{ m/s}$ para a direita
(b) $5 text{ m/s}$ para a esquerda
(c) $10 text{ m/s}$ para a direita
(d) $15 text{ m/s}$ para a esquerda
(e) $5 text{ m/s}$ para a esquerda

Exercícios Propostos

1. Dois carros, A e B, colidem de frente. Antes da colisão, o carro A estava a $15 text{ m/s}$ para a direita e o carro B estava a $20 text{ m/s}$ para a esquerda. Após a colisão, o carro A está a $10 text{ m/s}$ para a direita. Qual é a velocidade do carro B após a colisão?

(a) $5 text{ m/s}$ para a direita
(b) $5 text{ m/s}$ para a esquerda
(c) $10 text{ m/s}$ para a direita
(d) $15 text{ m/s}$ para a esquerda
(e) $20 text{ m/s}$ para a esquerda

2. Duas bolas de sinuca, uma de $0,3 text{ kg}$ e outra de $0,5 text{ kg}$ , colidem em uma mesa. Antes da colisão, a bola de $0,3 text{ kg}$ estava se movendo a $1,5 text{ m/s}$ para a direita e a bola de $0,5 text{ kg}$ estava parada. Após a colisão, a bola de $0,3 text{ kg}$ está se movendo a $0,6 text{ m/s}$ para a direita. Qual é a velocidade da bola de $0,5 text{ kg}$ após a colisão?

(a) $0,1 text{ m/s}$ para a direita
(b) $0,1 text{ m/s}$ para a esquerda
(c) $0,4 text{ m/s}$ para a direita
(d) $0,4 text{ m/s}$ para a esquerda
(e) $0,6 text{ m/s}$ para a esquerda

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