Um vagão de trem de 20 toneladas viajando a
colide com um vagão idêntico em repouso. Os vagōes se engatam após a colisão.
Qual é a velocidade dos vagões acoplados após a colisão?
Qual é a velocidade dos vagões acoplados após a colisão?
Passo 1
Vamos resumir o que está acontecendo nesse exercício. Temos dois vagões de trem idênticos, cada um com massa de 20 toneladas. Um dos vagões está se movendo a 5 metros por segundo, enquanto o outro está parado. Quando eles colidem, acabam se acoplando. Para descobrir a velocidade dos vagões juntos após a colisão, vamos usar um conceito da física chamado conservação do momento linear.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que precisamos para resolver o problema:
- Massas dos vagões: Cada vagão tem 20 toneladas. Em física, usamos a unidade de massa em quilogramas (kg), então 20 toneladas equivalem a 20.000 kg.
- Velocidades dos vagões antes da colisão: O primeiro vagão está se movendo a 5 m/s e o segundo está parado, ou seja, sua velocidade é 0 m/s.
Passo 3
Agora, vamos aplicar a lei da conservação do momento linear, que diz que o momento total antes da colisão é igual ao momento total após a colisão, desde que não haja forças externas atuando no sistema.
A fórmula da conservação do momento linear é:
Onde:
-
e são as massas dos dois vagões. -
e são as velocidades dos vagões antes da colisão. -
é a velocidade comum dos vagões após a colisão.
Passo 4
Vamos substituir os valores na fórmula:
Simplificando:
Passo 5
Agora, isolamos
para encontrar a velocidade dos vagões após a colisão:
Resposta
A velocidade dos vagões acoplados após a colisão é de 2,5 metros por segundo.