A patinação no gelo é conhecida por ser uma atividade muito visual, levando em conta os saltos, piruetas, entre outros movimentos executados pelos patinadores. Além disso, sua prática emprega vários conceitos da Física, em especial a conservação de quantidade de movimento. Uma maneira de notar isso é observar dois patinadores se aproximando, empurrando um ao outro e se afastando novamente.
Sabe-se que dois patinadores, Luiz e Jéssica, têm massa 70 kg e estão se aproximando na mesma direção, porém em sentidos opostos, com velocidades de 30 m/s e 60 m/s, respectivamente. Devido a uma distração, os dois acabaram colidindo sem conseguir fazer uma manobra de desvio. Após se chocarem, Luiz se afasta de Jéssica a uma velocidade de 60 m/s. Levando em conta que o atrito com o gelo é desprezível, determine qual a velocidade e a energia mecânica de Jéssica depois da colisão.
a)
vf = 60 m/s e Em = 20 000 J.
b)
vf = 30 m/s e Em = 31 500 J.
c)
vf = 30 m/s e Em = 40 000 J.
d)
vf = 90 m/s e Em = 31 500 J.
e)
vf = 60 m/s e Em = 2 000 J.
Soluções para a tarefa
O atrito do gelo é desprezível. Logo, não há dissipação de enegia, ela se conserva.
A quantidade de movimento se conserva. Portanto:
Qantes = Qdepois
Qluizantes + Qjéssicaantes = Qluizdepois + Qjéssicadepois
Agora, é preciso calcular a quantidade de movimento da Jéssica e do Luiz.
ANTES
Luiz (L)
Ql = ml × vl
Ql = 70 × 30
Ql = 2100 kg×m/s
Jéssica (J)
Qj = mj × vj
Qj = 70 × (-60)
Ql = -4200 kg×m/s
DEPOIS
Luiz (L)
Ql = ml × vl
Ql = 70 × ( -60)
Ql = -4200 kg×m/s
Retornando...
Qantes = Qdepois
Qluizantes + Qjéssicaantes = Qluizdepois + Qjéssicadepois
2100 - 4200 = -4200 + Qjessica depois
Qjessicadepois = 2100
mj × vj = 2100
70 × vj = 2100
vj = 30m/s
A energia mecânica é igual a energia cinética
Em = Ec
Em = (m × v²) / 2
Em = (70 × 30²) / 2
Em = (70 × 900) / 2
Em = 31.500 J
Resposta: letra B
Bons estudos!