Questões de Concurso sobre Colisão

Em um autódromo, os carros podem derrapar em uma curva e bater na parede de proteção. Para diminuir o impacto de uma batida, pode-se colocar na parede uma barreira de pneus, isso faz com que a colisão seja mais demorada e o carro retorne com velocidade reduzida. Outra opção é colocar uma barreira de blocos de um material que se deforma, tornando-a tão demorada quanto a colisão com os pneus, mas que não permite a volta do carro após a colisão.

Comparando as duas situações, como ficam a força média exercida sobre o carro e a energia mecânica dissipada?

Em um experimento acerca de colisões elásticas, dois carrinhos A e B são posicionados sobre um trilho de ar de forma que o carrinho B esteja inicialmente em repouso. Em seguida, o carrinho A é colocado em movimento para colidir com o outro carrinho. Considerando que, nessa situação, o atrito é desprezível, então, pelos princípios da conservação do momento linear e da energia, é possível verificar que a velocidade final, $v_{Af}$, do carrinho A satisfaz a relação

$v_{Af}=\frac{m_A-m_B}{m_A+m_B}{v}_{Ai,}$

sendo $v_{Ai}$ a velocidade no momento da colisão, $m_A$ e $m_B$ as massas dos carrinhos A e B, respectivamente. Suponha que as massas A e B tenham sido medidas com média ${\mu }_A$ e ${\mu }_B$, com ${\mu }_A\ne {\mu }_B$, enquanto a velocidade, medida com média $\omega$. Considerando, ainda, que todas elas possuem o mesmo desvio-padrão $\sigma$, logo o desvio-padrão relativo ao erro da velocidade final, $v_{Af}$

Leia atentamente a situação hipotética descrita a seguir para responder à questão.

“Um veículo estava trafegando por uma pista em reta e nível durante a noite. O motorista percebeu uma capivara parada a frente, no caminho, e acionou os freios, demarcando 20 m (metros) no pavimento. Apesar da reação do motorista o atropelamento do animal não pôde ser evitado e juntos, carro e animal, percorreram 25 m (metros) em reta até a parada, causando a morte do animal e diversos ferimentos no motorista, que seguiu para o hospital em estado grave. O veículo envolvido no acidente tem massa de 1.100 kg (quilogramas) e o animal 220 kg (quilogramas)”.

A equipe de perícia utilizou o PCQM unidimensional para calcular, por meio das massas, a relação entre a velocidade do veículo (𝑽) no impacto e a velocidade final após o atropelamento (u) que é a mesma para o veículo e o carro, obtendo:

𝑉₁ = 1,20 u

Considerando o Coeficiente de Atrito Cinético µ = 0,8, a aceleração da gravidade g = 10 m/s² (metros por segundo ao quadrado) e as demais informações do texto, aplique o processo de dissipação da energia cinética na frenagem após o acidente (teorema da transformação de energia cinética em trabalho da força de atrito) para calcular a velocidade final u e, assim, calcular 𝑽. Assinale a alternativa correta que apresenta o valor da velocidade de impacto do veículo (𝑽).

A figura mostra duas esferas de mesmas dimensões e de massas iguais sobre uma mesa horizontal, uma em repouso, e outra que dela se aproxima velozmente.

A esfera móvel colide frontalmente com a outra e a ela se adere instantaneamente. Considere os atritos desprezíveis. Sejam 𝐸_𝐶 e 𝐸${}_c^{{}^{\prime }}$ , respectivamente, as energias cinéticas do sistema constituído pelas duas esferas imediatamente antes e imediatamente após a colisão. Essas energias cinéticas são tais que

Um caminhão com massa de 3.000 kg está em movimento com uma velocidade de 10 m/s e atinge um carro estacionado, com massa de 1.000 kg. O impacto faz com que o carro seja colocado em movimento com velocidade de 15 m/s. Supondo que o momento seja conservado durante a colisão, a velocidade do caminhão imediatamente após a colisão é:

Num trecho de estrada em linha reta, ocorreu uma colisão frontal entre um carro de passeio e uma carreta. A análise dos detritos da colisão permitiu a obtenção das seguintes informações: a posição onde a colisão ocorreu; que carro e carreta se transformaram numa única massa; a posição final dessa massa; que as regras da companhia de transporte a que a carreta pertence impõem rigorosamente o deslocamento numa velocidade específica conhecida. Uma maneira correta de se estimar a velocidade do carro é:

Ao atender as vítimas de uma colisão de um automóvel com uma árvore, um bombeiro avaliou, a partir dos danos provocados no veículo, que a velocidade do automóvel no instante da colisão era da ordem de 20 m/s. Considerando a massa do automóvel igual a 1000 kg, o trabalho total realizado sobre o automóvel pela resultante das forças que nele atuaram, desde o instante da colisão até a sua parada, foi, aproximadamente, de

Antes de uma colisão unidimensional, um objeto 1 (de massa m₁) move-se em direção ao objeto 2 com velocidade v_1i, e o objeto 2 (de massa m₂) encontra-se em repouso.

Considerando a situação hipotética precedente, é correto afirmar que, se o sistema dos dois objetos estiver fechado e isolado e se não houver dissipação de energia, a velocidade final do

Um bloco homogêneo de madeira, de massa M, está preso por um fio ideal no teto. Um projétil, de massa m, com velocidade constante v₀ atinge exatamente o centro de massa do bloco, incrustando-se no bloco, conforme a figura a seguir. Com isso, o centro de massa do bloco, agora com o projétil agregado, sobe uma altura h, com relação a trajetória retilínea original do projétil, atingindo nessa altura uma velocidade nula. Desprezando qualquer tipo de atrito e considerando a intensidade da aceleração da gravidade no local igual a g, dentre as alternativas a seguir, qual expressa corretamente o valor da grandeza h?

Considere um experimento onde dois carrinhos semelhantes estão se movendo em direção um ao outro com velocidade escalar igual. “Quando esses dois carrinhos colidem, ricocheteando sem perda de velocidade escalar, é possível afirmar que a colisão é perfeitamente ____________, porque _________ energia foi perdida.” Assinale a alternativa que completa correta e sequencialmente a afirmativa anterior.

Uma partícula de massa M é lançada obliquamente com sua velocidade inicial $\overrightarrow{\vee }$₀ fazendo um ângulo de 30º com a direção horizontal, conforme indica figura a seguir.

Ao atingir a altura máxima de sua trajetória parabólica, essa partícula colide inelasticamente com um bloco de massa 5M. Esse bloco, de dimensões desprezíveis, está preso ao teto por um fio ideal, de comprimento 1,2 m, formando um pêndulo balístico. Inicialmente o fio do pêndulo está na vertical. Após a colisão, o pêndulo atinge uma altura máxima, na qual o fio tem uma inclinação de 30º em relação à direção horizontal.

Desprezando a resistência do ar, o módulo da velocidade inicial da partícula, v0, em m/s, é igual a

Dois pêndulos, de mesmo comprimento, estão inicialmente dispostos conforme a figura ao lado. O pêndulo x, de massa 100 g, é lançado com uma velocidade de 5 m/s e colide com o pêndulo Y, de massa 150 g. Considere que a aceleração da gravidade, no local onde o experimento foi realizado, vale 9,8 m/s2. Supondo que a colisão é perfeitamente inelástica e desprezando as massas dos fios inextensíveis, bem como qualquer efeito de atrito.

Qual a altura máxima alcançada pelo centro de massa do sistema, após a colisão, em relação à posição inicial da esfera Y?

Uma esfera sólida de massa m, que é lançada desde uma altura h com uma velocidade escalar inicial √7gh, atinge uma superfície e, logo em seguida, ela ricocheteia até subir a uma altura máxima H. Durante a colisão, um coeficiente de restituição de 1/3 foi aferido com ajuda de um sensor de movimento. O trabalho feito pela força peso (em J) durante esse processo e a velocidade escalar (m/s) após a colisão são, respectivamente (use m=200 g, h=40 cm e g=10ms^-2):

Duas partículas idênticas, A e B, se movimentam ao longo de uma mesma trajetória x, sendo suas posições, em função do tempo, dadas por x_A = 2t e x_B = 4 + t, respectivamente, com x em metros e t em segundos. Em determinado instante, as partículas, que formam um sistema isolado, sofrem uma colisão parcialmente elástica, com coeficiente de restituição e = 0,5.

Nessas condições e desprezando o deslocamento dessas partículas durante a colisão, quando a partícula A estiver na posição 28 m, a partícula B estará na posição, em m,

Um objeto de dimensões desprezíveis é abandonado da posição A e percorre em queda livre uma altura “h” até colidir elasticamente (coeficiente de restituição igual a 1) em um plano inclinado com uma velocidade de módulo igual a “v”. Esse plano inclinado faz com a horizontal um ângulo igual a 45°. Após a colisão, o objeto leva um intervalo de tempo “t” até atingir o ponto B, seguindo uma trajetória parabólica. O comprimento “x”, representado na figura, é igual a ____ .

OBS: durante o movimento de A a B despreze a resistência do ar e considere que o objeto está sujeito apenas à gravidade de módulo igual a “g”.

Sobre uma superfície horizontal perfeitamente lisa, sem atrito, é colocada uma esfera A, em repouso, exatamente no centro dos eixos x e y. Uma esfera B de massa igual a 3 kg que se desloca em movimento retilíneo uniforme de acordo com a seguinte função horária das posições S = 10t, expressa em unidades do Sistema Internacional de Unidades, atinge a esfera A, segundo um ângulo de 30^o em relação ao eixo x, conforme a figura. Após a colisão perfeitamente elástica, a esfera A passa a descrever um movimento retilíneo uniforme exatamente sobre o eixo y e a esfera B passa a descrever um movimento retilíneo uniforme exatamente sobre o eixo x. Considerando que não há forças externas atuando sobre o sistema, esfera A − esfera B, qual o valor da velocidade, em m/s, e da quantidade de movimento, em kg.m/s, da esfera B, após a colisão?

Muitas colisões na traseira de veículos acontecem devido ao excesso de velocidade e por não se respeitar uma distância mínima para o veículo que segue à frente. Em um teste de sistema de frenagem, um carro viajando a 60 km/h, ao acionar os freios, percorre uma distância d até parar. Em outro teste, um carro andando a 120 km/h é submetido à mesma desaceleração do primeiro carro.

A distância percorrida pelo segundo carro, comparada à do primeiro teste, é

A bola A, de massa m, é liberada a partir do repouso de um edifício exatamente quando a bola B, de massa 3m, é lançada verticalmente para cima a partir do solo. As duas bolas colidem quando a bola A tem o dobro da velocidade de B e sentido oposto. O coeficiente de restituição da colisão é dado por e = 0,5. Determine a razão das velocidades, |v_A/v_B|, logo após o choque.

Em um experimento, dois objetos de massas $m_1$ e $m_2$ partem, respectivamente, das posições 0 e 30 m do mesmo eixo horizontal. Suas velocidades são programadas de acordo com os gráficos lineares mostrados nas Figuras 1 e 2, até que, na iminência de colisão perfeitamente inelástica entre elas, o sistema de controle das velocidades é desativado, mantendo-se a inércia de seus movimentos.

A razão $m_2/m_1$ para que, após a colisão, os objetos retornem unidos à posição 0 e com velocidade constante de módulo 2 é:

Dois corpos A e B, se deslocam por uma cidade conforme a figura quadriculada a seguir:

A relação entre as massas dos corpos é m_A = 2m_B. e a relação entre suas velocidades é v_A = 1,5 v_B, os corpos colidem no ponto 0. Após a colisão, os corpos continuam seus movimentos acoplados pela região representada por