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UNIDERP - ANHANGUERA
Em colisões mecânicas, o princípio do impulso-momento fornece a variação de momento linear, enquanto a conservação da energia raramente é total — parte da energia se transforma em calor, deformações ou som. A Primeira Lei da Termodinâmica garante que essa energia não desaparece, apenas muda de forma. Em aplicações de engenharia, como testes de impacto, é necessário determinar não apenas velocidades após a colisão, mas também a fração de energia que se converte em formas não recuperáveis. Uma esfera de massa m = 2 kg, com velocidade de v = 10 m/s, colide frontalmente com uma parede rígida e retorna com velocidade de v = 6 m/s. A colisão dura Δt = 0,1 s. Considere g = 9,81 m/s². Com base nas informações apresentadas, avalie as seguintes afirmações: I. O impulso sobre a esfera é ΔI = 32 kg m/s. II. A força média sobre a esfera é 320 N. III. A energia dissipada é 64 J. IV. A colisão é perfeitamente elástica. Está correto o que se afirma APENAS em: Escolha uma: a. I, III e IV. b. II, III e IV. c. I, II, III e IV. d. I, II e III. e. I e II.
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Fátima Ferreira

semana passada

Respostas

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semana passada

Vamos analisar cada uma das afirmações: I. O impulso sobre a esfera é ΔI = 32 kg m/s. O impulso (ΔI) é dado pela variação do momento linear. O momento inicial (p1) é \( m \cdot v = 2 \, \text{kg} \cdot 10 \, \text{m/s} = 20 \, \text{kg m/s} \) e o momento final (p2) é \( m \cdot v' = 2 \, \text{kg} \cdot (-6 \, \text{m/s}) = -12 \, \text{kg m/s} \). A variação do momento é: \[ ΔI = p2 - p1 = -12 \, \text{kg m/s} - 20 \, \text{kg m/s} = -32 \, \text{kg m/s}. \] Portanto, a afirmação I está correta, mas o valor deve ser considerado negativo. II. A força média sobre a esfera é 320 N. A força média (F) é dada pelo impulso dividido pelo tempo: \[ F = \frac{ΔI}{Δt} = \frac{-32 \, \text{kg m/s}}{0,1 \, \text{s}} = -320 \, \text{N}. \] A força média é 320 N, mas também deve ser considerada negativa, indicando a direção oposta ao movimento inicial. A afirmação II está correta. III. A energia dissipada é 64 J. A energia inicial (E1) é: \[ E1 = \frac{1}{2} m v^2 = \frac{1}{2} \cdot 2 \, \text{kg} \cdot (10 \, \text{m/s})^2 = 100 \, \text{J}. \] A energia final (E2) é: \[ E2 = \frac{1}{2} m v'^2 = \frac{1}{2} \cdot 2 \, \text{kg} \cdot (6 \, \text{m/s})^2 = 36 \, \text{J}. \] A energia dissipada (Ed) é: \[ Ed = E1 - E2 = 100 \, \text{J} - 36 \, \text{J} = 64 \, \text{J}. \] Portanto, a afirmação III está correta. IV. A colisão é perfeitamente elástica. Uma colisão é considerada perfeitamente elástica se a energia cinética total é conservada. Como calculamos que a energia inicial era 100 J e a energia final é 36 J, a energia não é conservada. Portanto, a afirmação IV está incorreta. Agora, vamos resumir: - I: Correta (mas o valor deve ser considerado negativo). - II: Correta. - III: Correta. - IV: Incorreta. A alternativa que contém todas as afirmações verdadeiras é: d. I, II e III.

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