Na tentativa de marcar um touchdown, um atacante de futebol americano de 85 kg pula sobre seus adversários, atingindo velocidade horizontal de
. Ele é atingido no ar um pouco antes de chegar à linha de fundo por um zagueiro de 110 kg que se desloca no sentido oposto com velocidade de
. O zagueiro agarra o atacante. Qual é a velocidade do zagueiro junto com o atacante logo após a colisão?*
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\begin{aligned}
& 6,36 \mathrm{~m} / \mathrm{s} \\
& 0,63 \mathrm{~m} / \mathrm{s} \\
& 0,36 \mathrm{~m} / \mathrm{s} \\
& 3,36 \mathrm{~m} / \mathrm{s} \\
& 6,63 \mathrm{~m} / \mathrm{s}
\end{aligned}
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\begin{aligned}
& 6,36 \mathrm{~m} / \mathrm{s} \\
& 0,63 \mathrm{~m} / \mathrm{s} \\
& 0,36 \mathrm{~m} / \mathrm{s} \\
& 3,36 \mathrm{~m} / \mathrm{s} \\
& 6,63 \mathrm{~m} / \mathrm{s}
\end{aligned}
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Passo 1
Beleza, vamos entender o que está rolando nessa questão. Temos dois jogadores de futebol americano: um atacante que pesa 85 kg está correndo na direção para marcar um touchdown com uma velocidade de
. De repente, um zagueiro de 110 kg vem na direção oposta com uma velocidade de
e pega o atacante no ar. Nosso objetivo aqui é descobrir qual a velocidade combinada dos dois jogadores logo após a colisão. Para resolver isso, vamos usar o conceito de conservação da quantidade de movimento.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é quantidade de movimento. Ela é calculada multiplicando a massa de um objeto pela sua velocidade:
No caso de uma colisão, a quantidade de movimento total antes da colisão deve ser igual à quantidade de movimento total após a colisão, desde que não haja forças externas atuando.
Passo 3
Vamos calcular a quantidade de movimento de cada jogador antes da colisão.
Para o atacante:
Para o zagueiro, como ele está se movendo na direção oposta, consideramos a velocidade como negativa:
Passo 4
Agora, somamos as quantidades de movimento dos dois jogadores antes da colisão:
O sinal negativo indica que a direção final está na mesma direção do zagueiro.
Passo 5
Após a colisão, os dois jogadores ficam juntos, então a massa total será a soma das massas deles:
Queremos encontrar a velocidade final
deles juntos. Usamos a conservação da quantidade de movimento:
Isolando
:
Resposta
A velocidade do zagueiro junto com o atacante logo após a colisão é aproximadamente
na direção do zagueiro.