ENEM 2016 · Ciências da Natureza · Física
Questão 77 do ENEM 2016
Resposta: letra C. Em colisão perfeitamente inelástica entre dois carrinhos em trilho de ar, usam-se as posições e os instantes do quadro para obter as velocidades e calcular a massa do carrinho 2.
O trilho de ar é um dispositivo utilizado em laboratórios de física para analisar movimentos em que corpos de prova (carrinhos) podem se mover com atrito desprezível. A figura ilustra um trilho horizontal com dois carrinhos (1 e 2) em que se realiza um experimento para obter a massa do carrinho 2. No instante em que o carrinho 1, de massa 150,0 g, passa a se mover com velocidade escalar constante, o carrinho 2 está em repouso. No momento em que o carrinho 1 se choca com o carrinho 2, ambos passam a se movimentar juntos com velocidade escalar constante. Os sensores eletrônicos distribuídos ao longo do trilho determinam as posições e registram os instantes associados à passagem de cada carrinho, gerando os dados do quadro.
Com base nos dados experimentais, o valor da massa do carrinho 2 é igual a
- A50,0 g
- B250,0 g
- C300,0 gResposta correta
- D450,0 g
- E600,0 g
Como resolver a questão 77 passo a passo?
O conceito que resolve
Sem forças externas horizontais, a quantidade de movimento se conserva: m₁v₁ = (m₁ + m₂)v', quando os carrinhos seguem juntos após a colisão.
Como chegar na resposta
- Antes do choque, carrinho 1: 15 cm → 30 cm em 1 s, então v₁ = 15 cm/s. O carrinho 2 está parado em 45 cm.
- Depois do choque, os carrinhos juntos vão de 75 cm a 90 cm entre 8 s e 11 s: v' = 15 ÷ 3 = 5 cm/s.
- Conservação: 150 · 15 = (150 + m₂) · 5, então 150 + m₂ = 450.
- Logo, a massa do carrinho 2 é m₂ = 450 − 150 = 300,0 g.
Por que cada alternativa
- ASeria o resultado de usar velocidades incorretas; 50 g daria v' = 11,25 cm/s.
- B250 g daria velocidade final de 5,6 cm/s, diferente de 5 cm/s.
- CCorreta: m₂ = 450 − 150 = 300 g.
- D450 g é a massa total dos dois carrinhos, não a do carrinho 2.
- E600 g daria velocidade final de 3 cm/s, o que não corresponde aos dados.
Onde essa questão derruba a maioria
A massa total (450 g) é o resultado intermediário; a pergunta é pela massa do carrinho 2, que se obtém subtraindo a do carrinho 1.
O que estudar se você errou
Revise conservação da quantidade de movimento e colisões inelásticas.
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