Colisões são interações muito frequentes na Física e aparecem em situações tão diversas quanto bolas de bilhar, batidas de carros, partículas em aceleradores e o recuo de armas de fogo. Para analisá-las, é comum separar o sistema em partes e observar como o momento linear total se comporta durante o intervalo de contato.
Quando o intervalo de colisão é curto e as forças externas podem ser desprezadas, o momento linear do sistema se conserva. Em muitos problemas, também é importante distinguir colisões elásticas, inelásticas e perfeitamente inelásticas, além de interpretar corretamente a energia cinética e a direção do movimento após o choque.
Questões sobre colisões
Questão 01
Gabarito: alternativa B). O momento total inicial é zero; então os momentos finais têm mesmos módulos e sentidos opostos.
Questão 02
Gabarito: alternativa D). Em colisão perfeitamente inelástica, conserva-se o momento total e os corpos seguem juntos.
Comentários por alternativa:
- A) 6 m/s exigiria ausência de transferência de momento para o segundo carrinho.
- B) Esse resultado aparece se a massa total fosse 5 kg com momento 24 kg·m/s.
- C) O sentido não inverte, pois o momento inicial total é positivo.
- D) Em colisão perfeitamente inelástica, conserva-se o momento total e os corpos seguem juntos.
- E) O sentido oposto contraria o sinal do momento inicial total.
Questão 03
Gabarito: alternativa A). A velocidade muda de +8 para -8 m/s, então a variação do momento tem módulo 8 kg·m/s.
Comentários por alternativa:
- A) A velocidade muda de +8 para -8 m/s, então a variação do momento tem módulo 8 kg·m/s.
- B) O sinal fica invertido, porque o momento final é negativo em relação ao inicial.
- C) O módulo está pela metade do correto; a inversão do sentido dobra a variação.
- D) Esse valor seria o módulo da soma dos momentos, não da variação.
- E) A rapidez igual não impede mudança de momento; o vetor velocidade mudou de direção.
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Questão 04
Gabarito: alternativa E). Em colisão elástica frontal entre massas iguais, as velocidades são trocadas.
Comentários por alternativa:
- A) A troca de velocidades é típica da colisão elástica, não da inelástica.
- B) Essa divisão de velocidade não satisfaz, em geral, a conservação simultânea de momento e energia.
- C) Se saíssem juntos, a colisão seria perfeitamente inelástica.
- D) Nada muda só seria possível sem interação efetiva.
- E) Em colisão elástica frontal entre massas iguais, as velocidades são trocadas.
Questão 05
Gabarito: alternativa C). Calculando antes e depois, a energia final fica igual a dois terços da inicial.
Comentários por alternativa:
- A) Essa fração seria compatível com perdas menores, não com o acoplamento dos veículos.
- B) A metade da energia não é compatível com a velocidade comum obtida pela conservação do momento.
- C) Calculando antes e depois, a energia final fica igual a dois terços da inicial.
- D) Essa perda é maior do que a obtida pelo cálculo do sistema.
- E) 75% seria uma dissipação bem maior do que a calculada.
Questão 06
Gabarito: alternativa B). O momento total é 14 kg·m/s e a massa total é 4 kg, resultando em 2,5 m/s.
Comentários por alternativa:
- A) Esse valor subestima o momento total do sistema.
- B) O momento total é 14 kg·m/s e a massa total é 4 kg, resultando em 2,5 m/s.
- C) Corresponderia a um momento total de 8 kg·m/s, menor que o real.
- D) Esse valor exigiria momento total maior do que o disponível.
- E) 4 m/s ocorreria se o segundo carrinho estivesse muito mais rápido.
Questão 07
Gabarito: alternativa E). Em sistema isolado, o momento total se conserva; a energia cinética pode ou não se conservar.
Comentários por alternativa:
- A) A igualdade de massas não é condição para a conservação do momento total.
- B) Isso vale apenas em colisões elásticas ideais.
- C) O momento pode se conservar, e isso é essencial na análise.
- D) Os corpos trocam momento entre si; o que se conserva é o total do sistema.
- E) Em sistema isolado, o momento total se conserva; a energia cinética pode ou não se conservar.
Questão 08
Gabarito: alternativa A). Use conservação do momento: a massa total após o choque é 2 kg e o momento final é 20 kg·m/s.
Comentários por alternativa:
- A) Use conservação do momento: a massa total após o choque é 2 kg e o momento final é 20 kg·m/s.
- B) Esse valor forneceria momento insuficiente para o conjunto alcançar 10 m/s.
- C) A metade da velocidade correta não geraria o momento necessário.
- D) Muito abaixo do valor exigido pela conservação do momento.
- E) Essa velocidade é pequena demais para produzir o movimento observado do conjunto.
Questão 09
Gabarito: alternativa D). Para colisão elástica frontal com alvo em repouso, usa-se a fórmula das velocidades após o choque.
Comentários por alternativa:
- A) Esse resultado corresponderia à velocidade de B em outro cenário, não de A.
- B) Esse valor não satisfaz as equações de conservação para colisão elástica.
- C) O sinal está errado e o módulo é maior do que o previsto.
- D) Para colisão elástica frontal com alvo em repouso, usa-se a fórmula das velocidades após o choque.
- E) A velocidade de retorno seria igual apenas em caso de massa do alvo muito maior.
Questão 10
Gabarito: alternativa C). O momento total é 12 – 5 = 7 kg·m/s, portanto o movimento resultante é para a direita.
Comentários por alternativa:
- A) Os módulos não são iguais: 12 kg·m/s contra 5 kg·m/s.
- B) O momento total não aponta para a esquerda; ele é positivo.
- C) O momento total é 12 – 5 = 7 kg·m/s, portanto o movimento resultante é para a direita.
- D) A ordem do contato não altera o momento total do sistema isolado.
- E) A energia cinética não é necessária para definir o sentido final em colisão perfeitamente inelástica.
Comentários por alternativa: