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Questão sobre Impulso e Quantidade de Movimento: Colisões em Duas Dimensões

Fonte: UEPA


Física

Impulso e Quantidade de Movimento: Colisões em Duas Dimensões

Médio

(UEPA 2009) - Questão Médio de Física

a.
b.
c.
d.
e.

Gabarito

Para resolver essa questão, vamos aplicar a lei de conservação do momento linear, que afirma que, em um sistema isolado, o momento linear total antes de um evento é igual ao momento linear total depois desse evento. Vamos definir as seguintes variáveis: - \( m_r \) é a massa do rapaz, que é \( 36 \, kg \). - \( m_s \) é a massa do skate, que é \( 4 \, kg \). - \( v_r \) é a componente horizontal da velocidade inicial do rapaz. - \( v_{rs} \) é a velocidade com que o sistema rapaz-skate começa a se mover. Antes do rapaz pular no skate, o momento linear do sistema é apenas o momento linear do rapaz, pois o skate está parado. Após o rapaz pular no skate, o momento linear do sistema é a soma dos momentos lineares do rapaz e do skate, que agora se movem juntos com a mesma velocidade \( v_{rs} \). A conservação do momento linear nos diz que: \[ m_r \cdot v_r = (m_r + m_s) \cdot v_{rs} \] Substituindo os valores das massas, temos: \[ 36 \cdot v_r = (36 + 4) \cdot v_{rs} \] \[ 36 \cdot v_r = 40 \cdot v_{rs} \] Agora, vamos isolar \( v_{rs} \) para encontrar a relação entre as velocidades: \[ v_{rs} = \frac{36}{40} \cdot v_r \] \[ v_{rs} = \frac{9}{10} \cdot v_r \] \[ v_{rs} = 0.9 \cdot v_r \] Convertendo a fração para porcentagem: \[ v_{rs} = 90\% \cdot v_r \] Isso significa que a velocidade com que o sistema rapaz-skate começa a se movimentar é \( 90\% \) da componente horizontal da velocidade inicial do rapaz. Portanto, a resposta correta é: b) \( 90\% \)

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