Uma esfera cuja massa é
, move-se em linha reta a
e choca-se frontalmente com uma segunda esfera de massa
que se movia na direção oposta a
. Sabendo que após a colisão a primeira massa continua a se mover na mesma direção, com
, qual é o módulo da velocidade e a direção do movimento da segunda massa? Qual o módulo do impulso transferido durante a colisão?
Passo 1
O enunciado trata de uma colisão frontal unidimensional entre duas esferas de massas
,kg e
,kg. Antes da colisão, a esfera
movia-se a
,m/s e a esfera
a
,m/s em sentido oposto. Após a colisão, sabe-se que
,m/s (mesmo sentido original de
). O conteúdo principal é a conservação da quantidade de movimento (\emph{momentum}) e o cálculo de impulso, definido como a variação de quantidade de movimento de uma das esferas.
Passo 2
Definimos como positivo o sentido de movimento da esfera
antes da colisão. Assim, em notação algébrica temos:
Passo 3
Pela conservação do momentum:
Substituindo valores:
Passo 4
O sinal positivo de
indica que, após a colisão, a esfera
passa a mover-se no mesmo sentido original da esfera
, com módulo
Passo 5
O impulso
transferido a cada esfera é a variação de momentum de uma delas. Usando a esfera
:
O módulo do impulso é
Resposta
A segunda esfera sai com velocidade de módulo
,m/s no mesmo sentido original da primeira. O módulo do impulso trocado durante a colisão é
,
.