(ENEM PPL 2014) Durante um reparo na estação espacial internacional, um cosmonauta, de massa 90 kg, substitui uma bomba do sistema de refrigeração, de massa 360 kg, que estava danificada. Inicialmente, o cosmonauta e a bomba estão em repouso em relação à estação. Quando ele empurra a bomba para o espaço, ele é empurrado no sentido oposto. Nesse processo, a bomba adquire uma velocidade de 0,2 m/s em relação à estação. Qual é o valor da velocidade escalar adquirida pelo cosmonauta, em relação à estação, após o empurrão?
Esta resposta é única
a) 0,05 m/s
b) 0,20 m/s
c) 0,40 m/s
d) 0,50 m/s
e) 0,80 m/s
explique o por quê não poder fazer essa questão por energia cinetica.
Soluções para a tarefa
♦ Resposta: E.
♦ Explicação:
○ A energia cinética geralmente depende de outro tipo de energia para ocorrer por ser a energia "do movimento". No caso de um corpo que está em um plano inclinado a uma certa altura, por exemplo, quando ele começar a rolar para baixo, estará transformando a energia potencial gravitacional da queda em energia cinética.
○ No caso da questão, perceba que não há o envolvimento de transformação de energia. O fato de o astronauta empurrar a bomba vai fazer com que a bomba o empurre da mesma forma (ação-reação) e ambos irão adquirir alguma velocidade. Trata-se de uma questão de quantidade de movimento.
○ Em outras palavras, a equação da energia cinética é usada quando ambos os objetos conservam a mesma velocidade. Já a equação da quantidade de movimento é usada quando eles adquirem velocidades distintas. Note que tanto a bomba quanto o astronauta estavam em repouso antes do empurrão, logo a velocidade deles era igual a 0. Entretanto, depois do empurrão, a velocidade de ambos mudou. Portanto, usa-se a equação da quantidade de movimento, que é a seguinte:
Q = m . V
- Em que:
m = massa do corpo
V = velocidade
○ Ainda não ficou claro? Vamos aprofundar.
- A quantidade de movimento é uma grandeza vetorial. Isso significa que o sentido do movimento importa para se determinar o valor do vetor.
- A energia cinética é uma grandeza escalar. Isso significa que o sentido não importa para se determinar seu valor, já que não existe energia cinética negativa.
Olhe de novo para o texto da questão. Veja que ela ressalta bem que o astronauta empurrou a bomba e foi empurrado de volta no sentido oposto. Note que, neste caso, o sentido importa. Logo, mais uma vez, conclui-se que se trata de uma questão de quantidade de movimento.
○ Agora, resolvendo a questão, percebe-se que a quantidade de movimento tanto do astronauta quanto da bomba serão iguais devido à ação e reação. O astronauta empurra a bomba e a bomba empurra o astronauta com a mesma força. Assim:
Q(astronauta) = Q(bomba)
m(astronauta) . V(astronauta) = m(bomba) . V(bomba)
90 . V = 360 . 0,2
90 V = 72
V = 72/90
V = 0,8 m/s
Após o empurrão, essa foi a velocidade adquirida pelo astronauta.
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Ainda com dúvidas? Comente abaixo e irei esclarecê-las quando possível.
Bons estudos!
Resposta:
letra E 0,80 por que é a velocidade depois que levou o empurrão