Mecânica IISumário
Ilustração de abertura do capítulo 10: A perícia que reconstrói a batida de onde os carros pararam

Capítulo 10A perícia que reconstrói a batida de onde os carros pararam

Colisão perfeitamente inelástica (1D e 2D)

Dois carros pararam grudados a dez metros do cruzamento, e ninguém viu a velocidade de nenhum deles. A perícia mede só o fim — a marca no asfalto e a direção dela — e uma lei de uma linha devolve o começo: quem vinha a 72 numa via de 50.

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O caso: o cruzamento onde ninguém viu a velocidade

Fim de tarde, um cruzamento comum. Dois carros se chocaram e, em vez de se separar, seguiram juntos, amassados um no outro, arrastando os pneus pelo asfalto até parar alguns metros adiante. Quando a perícia chega, a cena já está parada. Não há câmera, não há velocímetro travado, e cada testemunha conta uma história. A pergunta que decide tudo é justamente a que ninguém viu: a que velocidade cada carro entrou no cruzamento?

O cruzamento visto de cima. O carro A veio pela via horizontal, da esquerda, e o carro B pela via vertical, de baixo; as duas marcas de arrasto convergem para o ponto do choque. Desse ponto sai uma única marca, inclinada, de 10 m, que termina onde os dois carros pararam grudados. Um cone marca o ponto do choque e um cartão diz: a perícia mede só o fim.
Figura 10.1 — Eles pararam aqui, grudados. A perícia mede o fim — e a conta devolve o começo.

O que a perícia tem nas mãos é só o fim da história: as duas marcas que convergem para um ponto, o comprimento e a direção da marca única que os carros grudados deixaram depois do choque, e a massa de cada carro. Com isso ela faz três contas, sempre na mesma ordem. Primeiro, da marca de arrasto tira a velocidade com que os dois saíram grudados — a mesma conta da marca de pneu do livro da Mecânica I. Depois, da direção da marca tira para onde apontava essa velocidade. Por fim, com a lei que este capítulo ensina, volta no tempo e recupera a velocidade de cada carro antes do choque — inclusive a de quem estava acima do limite da via.

Esse é o princípio geral da reconstrução por trajetória; medir o quanto a lataria amassou é o segundo método, menos preciso, e não entra aqui. Os números do capítulo são valores didáticos, escolhidos para a conta fechar redonda; o método é o que a perícia usa de verdade. Ele se apoia numa única ideia: quando dois corpos se chocam e seguem grudados, viram um corpo só — e a quantidade de movimento do capítulo 9, que já era conservada, agora vira uma conta de uma linha. O capítulo começa pela classificação das colisões, passa pelo cruzamento em duas direções, refaz a perícia ao contrário e termina num aparelho de laboratório, o pêndulo balístico, que usa duas leis numa conta só.

Três tipos de colisão

Uma colisão é um encontro curto e violento: durante alguns milésimos de segundo, os dois corpos trocam forças enormes entre si. Nesse intervalo, o atrito com o chão, o ar e qualquer outra força de fora são pequenos demais para importar. O sistema formado pelos dois corpos está, na prática, isolado — e o capítulo 9 disse o que acontece num sistema isolado: a quantidade de movimento total antes é igual à de depois. Isso vale para toda colisão, sem exceção.

Três painéis, cada um com dois corpos antes e depois do choque. No primeiro, colisão elástica: os corpos se separam e a energia cinética total é a mesma. No segundo, parcialmente elástica: separam-se, mas a energia cinética cai. No terceiro, perfeitamente inelástica: os dois seguem grudados, com uma única seta de quantidade de movimento, e a energia cinética cai o máximo possível.
Figura 10.2 — Três colisões, uma lei: a quantidade de movimento se conserva nas três. O que muda é o destino da energia cinética.

O que separa uma colisão da outra não é o momento, que se conserva sempre, e sim o que acontece com a energia cinética. Numa bola de bilhar que acerta outra, quase toda a energia cinética continua energia cinética depois: a colisão é elástica. Numa bola de tênis que quica, parte da energia vira calor e som: parcialmente elástica. E quando os dois corpos ficam grudados e seguem como um só, a energia cinética cai o máximo que a conservação do momento permite: é a colisão perfeitamente inelástica, o assunto deste capítulo.

TipoMomentoEnergia cinética
elásticaconservaconserva
parcialmente elásticaconservacai
perfeitamente inelásticaconservacai o máximo

Definição

Os três tipos de colisão

Atenção

O que se conserva na colisão é o momento

A frase "na colisão a energia se conserva" está errada na maioria dos casos: a energia cinética só se conserva na colisão elástica. O que se conserva sempre é a quantidade de movimento total do sistema. Se a questão não disser que a colisão é elástica, não use conservação de energia cinética no choque — use o momento. O capítulo 11 dá um número para essa classificação, o coeficiente de restituição, de zero (grudaram) a um (elástica); aqui fica o extremo do zero, que é o mais simples de calcular.

Grudaram: dois corpos, uma velocidade só

Quando os corpos seguem grudados, a incógnita é uma só: a velocidade comum depois do choque. Antes de qualquer conta, a série exige declarar o sistema e os dois instantes. Sistema: os dois carros. Antes: o instante imediatamente anterior ao contato. Depois: o instante em que já andam juntos, antes de o atrito com o chão começar a freá-los. Entre esses dois instantes, a quantidade de movimento total é a mesma.

Dois painéis. Antes: um carro de 1 000 kg com uma seta de quantidade de movimento de 20 000 kg·m/s apontando para a direita, rumo a um carro de 1 000 kg parado, sem seta. Depois: os dois carros grudados, 2 000 kg, com uma única seta de 20 000 kg·m/s, do mesmo comprimento da primeira, e a velocidade comum de 10 m/s escrita ao lado.
Figura 10.3 — A seta do momento não muda de tamanho; a massa dobrou, então a velocidade caiu pela metade.

Definição

Colisão perfeitamente inelástica

Um carro de 1 000 kg a 72 km/h — 72 ÷ 3,6 = 20 m/s — bate na traseira de outro de 1 000 kg parado no sinal, e os dois seguem grudados. Antes, a quantidade de movimento total é 1 000 × 20 + 1 000 × 0 = 20 000 kg·m/s. Depois, é a massa total vezes a velocidade comum: 2 000 × v. Igualando, v = 20 000 ÷ 2 000 = 10 m/s. A massa dobrou; a velocidade caiu pela metade; o produto, que é o momento, ficou o mesmo.

A conta é a mesma quando os carros vêm de frente, com uma diferença: o sinal. Se um carro de 1 000 kg a 10 m/s para o leste bate de frente num carro de 1 000 kg a 4 m/s para o oeste, o momento total é 1 000 × 10 − 1 000 × 4 = 6 000 kg·m/s, positivo, para o leste. Grudados, os 2 000 kg seguem a 6 000 ÷ 2 000 = 3 m/s para o leste: o lado que tinha mais momento decide para onde o par vai.

Dica ENEM

Dica ENEM: grudou? Some as massas

Se o enunciado disser "seguem juntos", "ficam grudados", "engatam" ou "incrustam", a colisão é perfeitamente inelástica e há uma velocidade só depois. Escreva o momento de cada corpo com sinal, some, e divida pela soma das massas. O erro mais comum é dividir pela massa de um corpo só, ou tirar a média das velocidades sem as massas.

Há uma imagem para guardar: a colisão inelástica é um abraço que não solta. O que era dois vira um, e o momento soma como conta de banco: o que um tinha mais o que o outro tinha, nem um centavo a mais. A energia, como a próxima seção mostra, é quem paga a taxa do amassado.

A energia que virou lataria amassada

Volte ao carro de 1 000 kg a 20 m/s que bateu no carro parado. Antes do choque, a energia cinética do sistema era só a dele: Ec = ½ × 1 000 × 20² = 2 × 10⁵ J. Depois, os 2 000 kg andam a 10 m/s: Ec = ½ × 2 000 × 10² = 1 × 10⁵ J. Metade. O momento passou intacto pelo choque; a energia cinética, não.

À esquerda, duas setas de quantidade de movimento do mesmo comprimento, 20 000 kg·m/s antes e 20 000 kg·m/s depois. À direita, duas barras de energia cinética: a de antes, com 2 vezes 10 elevado a 5 joules, tem o dobro da altura da de depois, com 1 vez 10 elevado a 5 joules; a diferença está pintada em outro tom, com o rótulo deformação, calor e som.
Figura 10.4 — Setas iguais, barras diferentes: o momento se conserva; metade da energia cinética virou lataria amassada.

Um aluno apressado diria que a metade que falta é "energia perdida". Não é: energia não some, se transforma. A diferença, 2 × 10⁵ − 1 × 10⁵ = 1 × 10⁵ J, foi gasta em amassar a lataria — que é trabalho de deformação —, em aquecer o metal e o pneu, e em fazer o barulho que a vizinhança ouviu. O capítulo 7 mediu para onde vai a energia de um carro que freia; aqui o destino é o mesmo, só que em milésimos de segundo. E o extrato fecha: o que entrou de energia cinética é igual ao que saiu somado ao que virou deformação e calor.

GrandezaAntesDepois
momento20 000 kg·m/s20 000 kg·m/s
energia cinética2 × 10⁵ J1 × 10⁵ J

Atenção

Momento igual, energia diferente — e nenhuma contradição

Quantidade de movimento e energia cinética são grandezas diferentes: uma é vetor, m·v; a outra é escalar, ½·m·v². Na colisão perfeitamente inelástica a primeira se conserva e a segunda cai, e as duas coisas acontecem ao mesmo tempo sem conflito nenhum. Nunca escreva "a energia cinética se conserva" para justificar a velocidade depois do choque: a justificativa é o momento.

Quando o segundo corpo está parado, a fração da energia cinética que sobra depois do choque é m₁ ÷ (m₁ + m₂), a massa de quem bateu dividida pela massa total. Com massas iguais, 1 000 ÷ 2 000: sobra metade, como a conta mostrou. Quando quem bate é muito leve e quem recebe é muito pesado, quase nada sobra — é o que o pêndulo balístico vai mostrar com uma bala de 20 g num bloco de 2 kg.

O cruzamento: momento em duas direções

No caso do capítulo, os carros não vinham na mesma reta: A vinha pela via horizontal, para o leste; B, pela via vertical, para o norte. A quantidade de movimento é um vetor, e vetores perpendiculares não se somam como números — somam-se como setas, do jeito que o livro da Mecânica I ensinou. A regra é a mesma de sempre, aplicada duas vezes: o momento se conserva na direção leste-oeste, e se conserva, separadamente, na direção norte-sul.

Vista de cima do cruzamento reduzida a setas. O carro A, 1 000 kg a 20 m/s, tem uma seta de 20 000 kg·m/s para o leste; o carro B, 1 500 kg a 10 m/s, tem uma seta de 15 000 kg·m/s para o norte, desenhada tracejada a partir da ponta da primeira. A seta grossa que fecha o triângulo é o momento total, 25 000 kg·m/s, a 37 graus do leste. Um cartão diz: 20-15-25 é o triângulo 3-4-5 vezes 5 000.
Figura 10.5 — Cada direção guarda o seu momento. A soma das setas fecha o triângulo 3-4-5, e o par sai a 37° do leste.

O carro A tem 1 000 kg e vem a 20 m/s: seu momento é 1 000 × 20 = 20 000 kg·m/s, para o leste. O carro B tem 1 500 kg e vem a 10 m/s: 1 500 × 10 = 15 000 kg·m/s, para o norte. Depois do choque os dois seguem grudados, 2 500 kg, e o momento total é a soma das duas setas: uma para o leste, outra para o norte, perpendiculares. O módulo sai por Pitágoras: √(20 000² + 15 000²) = 25 000 kg·m/s. Não é preciso extrair raiz nenhuma: 20 000, 15 000 e 25 000 são 4, 3 e 5 vezes 5 000 — o triângulo 3-4-5.

Definição

Quantidade de movimento em duas direções

A velocidade comum vale 25 000 ÷ 2 500 = 10 m/s. Para onde? Para onde aponta o momento total: o triângulo tem cateto 4 para o leste e cateto 3 para o norte, e o ângulo entre a hipotenusa e o cateto maior é o 37° do triângulo canônico — sen 37° = 0,6, cos 37° = 0,8. Os carros saem a 10 m/s, a 37° do leste, rumando para o nordeste, ligeiramente mais para o leste do que para o norte, porque foi A quem levou mais momento para o encontro.

Atenção

Nunca some módulos de setas perpendiculares

20 000 mais 15 000 não dá 35 000 quando as setas são perpendiculares: dá 25 000, pela hipotenusa. Se você somar os módulos, vai achar uma velocidade comum de 35 000 ÷ 2 500 = 14 m/s, que não existe. Componentes primeiro, Pitágoras depois — como toda soma de vetores do livro da Mecânica I.

Dica ENEM

Dica ENEM: o 3-4-5 no cruzamento

Em quase toda colisão em duas dimensões da prova, os dois momentos vêm em direções perpendiculares e formam um triângulo 3-4-5 (ou um múltiplo dele: 6-8-10, 15-20-25, 30-40-50). Reconheça o triângulo antes de tirar raiz: o momento total é o "5", e o ângulo com o cateto maior é 37°. Se a questão der sen 37° = 0,6 e cos 37° = 0,8, é esse o triângulo.

A perícia ao contrário: da marca ao passado

A perícia não conhece as velocidades de A e de B. Ela conhece o que ficou no asfalto depois: uma marca de arrasto de 10 m, a 37° do eixo da via horizontal, terminando onde os dois carros pararam, e sabe que os pneus arrastando no asfalto desaceleram os carros a 5 m/s² — valor obtido em teste de frenagem na mesma pista, e aqui, valor didático. Com isso ela refaz o caminho do capítulo de trás para a frente, em três passos.

Três passos numerados da perícia. Passo 1: a marca de 10 m, com a desaceleração de 5 m/s², vira a velocidade comum de 10 m/s pela equação de Torricelli. Passo 2: a direção da marca, 37° do leste, decompõe os 10 m/s em 8 m/s para o leste e 6 m/s para o norte, componentes desenhadas tracejadas. Passo 3: cada componente, multiplicada por 2 500 kg e dividida pela massa do carro daquela direção, devolve 20 m/s para o carro A e 10 m/s para o carro B.
Figura 10.6 — Da marca à velocidade comum, da velocidade comum às componentes, das componentes ao passado de cada carro.

Passo 1 — da marca à velocidade comum. Os carros grudados saíram do ponto do choque com uma velocidade v, arrastaram 10 m desacelerando a 5 m/s² e pararam. A equação de Torricelli liga as três coisas: v² = 2 × a × d = 2 × 5 × 10 = 100, logo v = 10 m/s. É a mesma conta que o livro da Mecânica I fez com a marca de pneu de um carro sozinho; aqui o "carro" é o par grudado.

Passo 2 — da direção às componentes. A marca faz 37° com o eixo da via horizontal. A velocidade comum, portanto, tem componente para o leste 10 × cos 37° = 10 × 0,8 = 8 m/s e componente para o norte 10 × sen 37° = 10 × 0,6 = 6 m/s.

Passo 3 — das componentes ao passado. Na direção leste-oeste, só o carro A tinha momento antes do choque, e depois do choque esse momento é o do par: 1 000 × vA = 2 500 × 8 = 20 000, logo vA = 20 m/s. Na direção norte-sul, só B tinha momento: 1 500 × vB = 2 500 × 6 = 15 000, logo vB = 10 m/s. Em km/h, multiplicando por 3,6: A vinha a 72 km/h e B a 36 km/h. O carro A estava a 72 numa via de 50 — e ninguém precisou ter visto.

Dica ENEM

Dica ENEM: a velocidade que a prova quer é a de antes

Quando a questão descreve marcas de frenagem e pede a velocidade "no instante da colisão" ou "antes do choque", a ordem é sempre esta: Torricelli na marca (v² = 2·a·d) para achar a velocidade logo depois do choque, e conservação do momento para voltar ao antes. Não confunda os dois trechos: durante o arrasto, quem age é o atrito e o momento não se conserva; durante o choque, o atrito não importa e o momento se conserva.

O pêndulo balístico: duas leis em sequência

Existe um aparelho que faz a mesma coisa que a perícia, mas com uma bala. O pêndulo balístico é um bloco pesado pendurado por fios; a bala entra no bloco, fica presa nele — colisão perfeitamente inelástica — e o conjunto sobe como um pêndulo até uma altura que se mede com uma régua. Da altura sai a velocidade da bala. Durante quase um século, foi o principal jeito de medir a velocidade de um projétil.

Um bloco de 2 kg pendurado por dois fios. Da esquerda chega uma bala de 20 g a 500 m/s, seta de quantidade de movimento apontando para o bloco. À direita, tracejado, o mesmo bloco com a bala dentro, erguido até a altura h de cerca de 1,2 m, marcada por uma cota vertical. Dois cartões numerados: primeiro o momento, no choque, dá a velocidade comum de cerca de 4,95 m/s; segundo a energia, na subida, dá a altura.
Figura 10.7 — Duas leis, uma depois da outra: o momento resolve o choque; a energia resolve a subida.

Uma bala de 20 g, ou 0,02 kg, a 500 m/s entra num bloco de 2 kg. Primeiro, o momento, no choque. Sistema: bala + bloco; antes: a bala prestes a tocar o bloco; depois: a bala parada dentro do bloco, o conjunto ainda embaixo. Momento antes: 0,02 × 500 = 10 kg·m/s. Depois: 2,02 × v. Logo v = 10 ÷ 2,02 ≈ 4,95 m/s.

Depois, a energia, na subida. Sistema: bloco com a bala + Terra; nível de referência: a posição mais baixa do bloco; antes: o conjunto embaixo, a 4,95 m/s; depois: o ponto mais alto, parado. Agora nada mais se amassa e o fio não realiza trabalho: a energia mecânica se conserva. ½ × 2,02 × 4,95² = 2,02 × 10 × h. A massa cancela dos dois lados, e h = 4,95² ÷ (2 × 10) = 24,5 ÷ 20 ≈ 1,2 m. Um bloco que sobe pouco mais de um metro conta a velocidade de uma bala que ninguém consegue ver.

Definição

O pêndulo balístico

Atenção

Primeiro o momento, depois a energia — nunca ao contrário

O choque da bala com o bloco é perfeitamente inelástico: a energia cinética da bala, ½ × 0,02 × 500² = 2 500 J, vira em quase tudo calor e deformação; sobra, no conjunto, ½ × 2,02 × 4,95² ≈ 25 J, cerca de 1%. Quem "conserva a energia" no choque acha um conjunto a quase 50 m/s e um bloco que subiria uns 124 m — um pêndulo do tamanho de um prédio de quarenta andares. O momento passa pelo choque; a energia mecânica só passa pela subida.

Essa dupla de leis, uma depois da outra, é o que o capítulo 12 vai usar numa escala muito maior: uma sonda que bate num asteroide e fica nele é um pêndulo balístico ao contrário, em que o "bloco" tem cento e sessenta metros.

Exemplos resolvidos

Toda conta deste livro é feita em três tempos: a fórmula, a substituição dos números (já nas unidades certas) e o resultado com a unidade. Nos exemplos de colisão há um passo antes dos três: declarar o sistema e os dois instantes, antes e depois. Sem essa declaração, não se sabe de quem é o momento que se conserva.

Exemplo 1 — O carro que bate no carro parado

Um carro de 1 000 kg a 20 m/s bate na traseira de um carro de 1 000 kg parado, e os dois seguem grudados. Sistema: os dois carros; antes: o instante anterior ao contato; depois: os dois já juntos. Qual é a velocidade comum logo após o choque?

Fórmula. m₁·v₁ + m₂·v₂ = (m₁ + m₂)·v ⇒ v = (m₁·v₁ + m₂·v₂) ÷ (m₁ + m₂)

Substituição. v = (1 000 × 20 + 1 000 × 0) ÷ (1 000 + 1 000) = 20 000 ÷ 2 000

Resultado. v = 10 m/s, no sentido em que o primeiro carro andava

Conferência. 2 000 kg × 10 m/s = 20 000 kg·m/s, o mesmo momento de antes. Massa dobrada, velocidade pela metade — o produto não mudou.

Exemplo 2 — Quanta energia virou lataria

No choque do Exemplo 1, quanto vale a energia cinética do sistema antes e depois, e quanto virou deformação, calor e som?

Fórmula. Ec = ½·m·v² ; transformada = Ec antes − Ec depois

Substituição. antes: ½ × 1 000 × 20² = ½ × 1 000 × 400 ; depois: ½ × 2 000 × 10² = ½ × 2 000 × 100 ; transformada: 200 000 − 100 000

Resultado. antes: 2 × 10⁵ J ; depois: 1 × 10⁵ J ; transformada: 1 × 10⁵ J, metade

Conferência. com o segundo corpo parado, sobra a fração m₁ ÷ (m₁ + m₂) = 1 000 ÷ 2 000 = ½ da energia cinética. O momento, 20 000 kg·m/s, é o mesmo antes e depois; a energia cinética, não.

Exemplo 3 — O cruzamento

O carro A, de 1 000 kg, vai a 20 m/s para o leste; o carro B, de 1 500 kg, vai a 10 m/s para o norte. Chocam-se no cruzamento e seguem grudados. Sistema: A + B; antes: o instante anterior ao contato; depois: os dois juntos. Qual é a velocidade comum, em módulo e direção?

Fórmula. px = mA·vA ; py = mB·vB ; p = √(px² + py²) ; v = p ÷ (mA + mB) ; tg θ = py ÷ px

Substituição. px = 1 000 × 20 = 20 000 ; py = 1 500 × 10 = 15 000 ; p = √(20 000² + 15 000²) = 5 000 × √(4² + 3²) = 5 000 × 5 ; v = 25 000 ÷ 2 500 ; tg θ = 15 000 ÷ 20 000 = 0,75

Resultado. v = 10 m/s, a 37° do leste, rumo ao nordeste

Conferência. 25 000 fica entre a diferença (5 000) e a soma (35 000) dos módulos, como toda soma de setas. E 10 × cos 37° = 8 m/s vezes 2 500 kg dá os 20 000 kg·m/s do carro A: as componentes fecham.

O Exemplo 4 em desenho: a velocidade comum de 10 m/s a 37° do leste, com as componentes tracejadas de 8 m/s para o leste e 6 m/s para o norte. Dois cartões: na direção leste, 2 500 vezes 8 dividido por 1 000 dá 20 m/s para o carro A; na direção norte, 2 500 vezes 6 dividido por 1 500 dá 10 m/s para o carro B.
Figura 10.8 — O Exemplo 4 em desenho: decomponha a velocidade comum e devolva cada componente ao seu carro.

Exemplo 4 — A perícia ao contrário

Os carros do Exemplo 3, grudados (2 500 kg), arrastaram 10 m até parar, desacelerando a 5 m/s², e a marca faz 37° com a via do carro A (leste). A perícia não conhece as velocidades iniciais. Sistema no choque: A + B. Quais eram as velocidades de A e de B antes do choque, em km/h?

Fórmula. v² = 2·a·d ; vx = v·cos 37° ; vy = v·sen 37° ; mA·vA = (mA + mB)·vx ; mB·vB = (mA + mB)·vy

Substituição. v² = 2 × 5 × 10 = 100 ⇒ v = 10 m/s ; vx = 10 × 0,8 = 8 m/s ; vy = 10 × 0,6 = 6 m/s ; vA = 2 500 × 8 ÷ 1 000 ; vB = 2 500 × 6 ÷ 1 500

Resultado. vA = 20 m/s = 72 km/h ; vB = 10 m/s = 36 km/h

Conferência. são as velocidades do Exemplo 3, recuperadas só a partir da marca. Torricelli no arrasto, momento no choque — cada lei no seu trecho. A conversão: 20 × 3,6 = 72 e 10 × 3,6 = 36.

Exemplo 5 — O pêndulo balístico

Uma bala de 20 g a 500 m/s entra num bloco de 2 kg pendurado por fios e fica presa nele. Sistema no choque: bala + bloco; na subida: bloco com a bala + Terra, nível de referência na posição mais baixa. Qual é a velocidade do conjunto logo após o choque e até que altura ele sobe? Use g = 10 m/s².

Fórmula. m·v₁ = (m + M)·v ; ½·(m + M)·v² = (m + M)·g·h ⇒ h = v² ÷ (2·g)

Substituição. v = 0,02 × 500 ÷ (0,02 + 2) = 10 ÷ 2,02 ; h = 4,95² ÷ (2 × 10) = 24,5 ÷ 20

Resultado. v ≈ 4,95 m/s ; h ≈ 1,2 m

Conferência. o momento antes, 10 kg·m/s, é igual ao de depois, 2,02 × 4,95 ≈ 10. A energia cinética caiu de 2 500 J para cerca de 25 J: 99% virou calor e deformação no choque, e o 1% que sobrou ergueu o bloco. Ao contrário — energia no choque — daria 124 m de subida, o absurdo que denuncia o erro.

Radar ENEM

O ENEM cobra este capítulo em quatro formatos. O primeiro é a colisão inelástica em linha reta: massas e velocidades dadas, "seguem juntos", velocidade comum pedida — quase sempre com um dos corpos parado, às vezes com os dois em sentidos opostos. O segundo é o cruzamento: dois momentos perpendiculares, triângulo 3-4-5, módulo e ângulo da velocidade comum.

Um carrinho de 2 kg a 6 m/s, com a seta de quantidade de movimento de 12 kg·m/s, rumo a um carrinho de 4 kg parado; depois, os dois grudados, 6 kg, a 2 m/s. Um cartão com a resposta certa, 2 m/s, e, riscados com um X, dois cartões de distratores: 3 m/s, a média das velocidades, e 36 J conservados, a energia cinética que não se conserva.
Figura 10.9 — Pediu a velocidade depois? Momento total dividido pela massa total. A média das velocidades e a energia conservada estão nas alternativas para quem esquece.

Um carrinho de 2 kg a 6 m/s bate num carrinho de 4 kg parado, e os dois seguem juntos. Velocidade comum: 2 × 6 ÷ (2 + 4) = 12 ÷ 6 = 2 m/s. E os distratores? "3 m/s", a média das velocidades, para quem some 6 com 0 e divide por 2, sem massa nenhuma; e "6 m/s", para quem acha que a velocidade se conserva. Se a questão perguntar a energia: antes, ½ × 2 × 6² = 36 J; depois, ½ × 6 × 2² = 12 J; 24 J viraram deformação e calor — e "36 J depois do choque" está na alternativa para quem conserva a energia cinética num choque que grudou. O terceiro formato é justamente esse, a energia transformada na colisão; o quarto é o pêndulo balístico, em que a prova dá a altura ou a velocidade e espera as duas leis na ordem certa.

Dica ENEM

Dica ENEM: os tropeços que o examinador coloca nas alternativas

Resumo em cinco peças

Cinco peças: grudaram, então um corpo só, m₁v₁ + m₂v₂ = (m₁ + m₂)v; o momento se conserva e a energia cinética cai; em duas dimensões, componentes e depois Pitágoras; a perícia, da marca à velocidade comum e da velocidade comum ao passado; pêndulo balístico, momento no choque e energia na subida.
Figura 10.10 — O capítulo em cinco peças.
  1. Grudaram? Um corpo só depois: m₁·v₁ + m₂·v₂ = (m₁ + m₂)·v. Sistema e instantes antes da conta.
  2. Toda colisão conserva o momento; a energia cinética cai — a diferença virou deformação e calor.
  3. Em duas dimensões, conserve cada componente; o módulo vem por Pitágoras e o ângulo pelo 3-4-5.
  4. A perícia: da marca à velocidade comum (Torricelli), da velocidade comum ao passado de cada carro.
  5. Pêndulo balístico: momento no choque, energia na subida. Nunca ao contrário.

Se for guardar uma frase só, guarde a do cruzamento: a perícia mede só o fim — e a conta devolve o começo.

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