Choques e Colisões
Autor: Felipe R. | Publicado: 2012-01-12T18:47:00-02:00





Agora que o conceito de impulso e quantidade de movimento está claro, é preciso conhecer os tipos de choques
para entender as informações dos exercícios que fazemos. Nada difícil, sempre
conservação da quantidade de movimento, basta compreender o que são choques totalmente
inelásticos, elásticos e parcialmente inelásticos e você conseguirá resolver
todos os problemas.








ENERGIA CINÉTICA



&nbsp; &nbsp; &nbsp;Muitos definem energia como a capacidade de um corpo de
realizar trabalho. Pense em energia cinética como a energia relacionada com o movimento, tudo
o que contém massa e velocidade a possui. Definimos como energia cinética de um
corpo a grandeza:





&nbsp; &nbsp; &nbsp;

&nbsp; &nbsp; &nbsp;No
Sistema Internacional de Medidas (SI), a energia cinética é dada em Joules (J),
massa em quilogramas (kg) e velocidade em metros por segundo (m/s)



COEFICIENTE DE RESTITUIÇÃO
(e)



&nbsp; &nbsp; &nbsp;Gosto de pensar que é o quanto restou do movimento
inicial após o choque. Já vi muitas definições complicadas, mas essa é a que
mais gosto. Em termos númericos, é a razão entre a velocidade de afastamento e
a de aproximação.



&nbsp; &nbsp; &nbsp;O coeficiente de restituição não tem
unidade, ou seja, é adimensional, e é sempre positivo. Um exemplo:



&nbsp; &nbsp; &nbsp;Uma
bolinha A se move para a direita com velocidade de 6 m/s e outra bolinha B se
move para a esquerda com velocidade de 4 m/s. Após o choque, a A se move para a
esquerda com velocidade de 2 m/s e a B para a direita com velocidade de 4 m/s.



&nbsp; &nbsp; &nbsp;As
bolinhas se aproximarão com velocidades 6+4 = 10 m/s e afastam com velocidades
2+4 = 6 m/s. Logo, o coeficiente de restituição “e” é igual a 0,6.







CHOQUE PERFEITAMENTE ELÁSTICO



&nbsp; &nbsp; &nbsp;Lembro
dele como o “bate e volta”, é o choque perfeito, em que tudo se conserva, a
energia cinética, a quantidade de movimento e as velocidades de aproximação e
afastamento. Pense numa bola de basquete, se você a solta, ela não sobe de
volta na sua mão, pois perdeu um pouco de energia no choque, mas se voltasse,
seria um choque perfeitamente elástico. O que faz sentido, pois se ele não
perde energia na colisão, a energia cinética se conserva.



CHOQUE PARCIALMENTE ELÁSTICO



&nbsp; &nbsp; &nbsp;É
o choque real, o exemplo verdadeiro da bola de basquete, que ao quicar no chão
não volta na sua mão, por causa da perda de energia no choque. Intuitivamente,
a energia cinética não se conserva, a inicial era maior, pois parte se perdeu
durante o choque. A quantidade de movimento se conserva e o coeficiente de
restituição é sempre um número maior que zero e menor que um.








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CHOQUE PERFEITAMENTE INELÁSTICO



&nbsp; &nbsp; &nbsp;Pense
nele como o “bate e gruda”, é aquele que perdeu tanta energia durante o choque
que os corpos passaram a se mover juntos. Se eles se movem juntos após a
colisão, a velocidade de afastamento é zero, e o coeficiente de restituição
tambem é zero. A quantidade de movimento também se conserva. Um exemplo, é uma
bala disparada em bloco de madeira, no qual a bala finca no bloco e estes se
movem juntos após a colisão.







RESUMO







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EXERCÍCIOS



01 - Os princípios de conservação na
Física (conservação da energia, da quantidade de movimento, da carga elétrica
etc) desempenham papéis fundamentais nas explicações de diversos fenômenos.
Considere o estudo de uma colisão entre duas partículas A e B que constituem um
Sistema isolado. Verifique quais as proposições corretas e dê como resposta a
soma dos números a elas associados. 



(01) Se a colisão entre A e B for
elástica, a energia cinética total das partículas permanece constante durante a
colisão. 

(02) Se a colisão entre A e B for
elástica, a energia mecânica do sistema (soma das energias cinética e elástica)
permanece constante durante&nbsp; a
colisão.&nbsp; 

(04) Se a colisão entre A e B for
elástica, a quantidade de movimento de cada uma das partículas permanecerá
constante.&nbsp; 

(08) Se a colisão entre A e B for
perfeitamente inelástica, não haverá conservação da quantidade de movimento do
sistema.&nbsp;&nbsp; 

(16) Se a colisão entre A e B não for
elástica, haverá dissipação de energia mecânica, porém, haverá conservação da
quantidade de movimento total do sistema.



&nbsp; &nbsp; &nbsp; a) 16

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
b) 18

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
c) 26

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
d) 32

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
e) 48



02 - Duas partículas A e B, constituindo
um Sistema isolado, realizam uma colisão em um plano horizontal sem atrito.
Antes da colisão, A tem velocidade escalar de 10m/s e B está em repouso. Após a
colisão A fica parado. As partículas A e B têm massas respectivamente iguais a
M e 2M.&nbsp;Verifique quais as proposições corretas e
dê como resposta a soma dos números associados às proposições corretas.



(01) Haverá conservação da soma das
quantidades de movimento das partículas A e B.&nbsp;


(02) A velocidade escalar de B, após a
colisão, vale 5,0 m/s.&nbsp; 

(04) O coeficiente de restituição nesta
colisão vale 0,50.&nbsp; 

(08) Haverá conservação de energia
mecânica do Sistema formado pelas partículas A e B.



&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
a) 07

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
b) 06

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
c) 05

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
d) 09 

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
e) 11



03 - (FUVEST) Uma partícula move-se com
velocidade uniforme V ao longo de uma reta e choca-se unidimensionalmente com
outra partícula idêntica, inicialmente em repouso. Considerando o choque
elástico e desprezando atritos, podemos afirmar que, após o choque:&nbsp; 



a)
as duas partículas movem-se no mesmo sentido com velocidades iguais a V/2;

b)
as duas partículas movem-se em sentidos opostos com velocidades -V e +V;

c)
a partícula incidente reverte o sentido do seu movimento, permanecendo a outra
em repouso;

d)
a partícula incidente fica em repouso e a outra move-se com velocidade V; 

e)
as duas partículas movem-se em sentidos opostos com velocidades -V e 2V.&nbsp; 



04 - Duas esferas A e B realizam uma
colisão unidimensional e elástica, em uma canaleta horizontal e sem
atrito.&nbsp;&nbsp;



Antes da colisão a esfera A tem uma velocidade
escalar V0&nbsp;e
a esfera B está em repouso.&nbsp; A massa da
esfera A é três vezes maior que a massa da esfera B e não se considera rotação
das esferas. A fração da energia cinética de A que é transferida para B:&nbsp;

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
a) é de 50%

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
b) é de 25%

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
c) é de 75%

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
d) é de 100% 

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
e) depende do valor de&nbsp;V0



GABARITO



01 – B&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 02 – A&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;

03 – D&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 04
– C&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;