ENEM 2014 · Ciências da Natureza
Questão 64 do ENEM 2014
Resposta: letra C. No pêndulo de Newton, três esferas são soltas e colidem elasticamente com duas esferas em repouso; pede-se o movimento após a primeira colisão.
O pêndulo de Newton pode ser constituído por cinco pêndulos idênticos suspensos em um mesmo suporte.
Em um dado instante, as esferas de três pêndulos são deslocadas para a esquerda e liberadas, deslocando-se para a direita e colidindo elasticamente com as outras duas esferas, que inicialmente estavam paradas.
O movimento dos pêndulos após a primeira colisão está representado em:
- AAlternativa A: ver figura
- BAlternativa B: ver figura
- CAlternativa C: ver figuraResposta correta
- DAlternativa D: ver figura
- EAlternativa E: ver figura
Como resolver a questão 64 passo a passo?
O conceito que resolve
Em colisões elásticas entre esferas idênticas, a quantidade de movimento e a energia se conservam, e as esferas 'trocam' de velocidade em sequência: quantas esferas incidem, tantas saem do outro lado.
Como chegar na resposta
- As três esferas que chegam transferem seu movimento em sequência, como em colisões entre esferas idênticas.
- Por conservação de quantidade de movimento e energia, saem três esferas com a mesma velocidade, no lado oposto.
- As duas esferas do lado esquerdo ficam paradas e as três da direita se movem: configuração da alternativa C.
Por que cada alternativa
- AMostra duas esferas se movendo para a esquerda e duas para a direita: a energia e o momento não se conservam com essa divisão.
- BMostra duas esferas indo para a esquerda e três para a direita, com mais energia do que a inicial.
- CCorreta: as duas esferas da esquerda ficam em repouso e as três da direita se movem.
- DMostra apenas duas esferas se movendo, o que violaria a conservação do momento (haveria menos movimento que o inicial).
- EMostra só uma esfera se movendo, com velocidade maior: a energia não seria conservada com os dados.
Onde essa questão derruba a maioria
Intuitivamente, parece que as duas esferas em repouso partiriam com o triplo de velocidade, mas isso violaria a conservação da energia: saem tantas esferas quantas chegam.
O que estudar se você errou
Revise colisões elásticas, conservação da quantidade de movimento e da energia cinética.