Um automóvel com massa 1330 kg e velocidade 10 m/s atinge um . . .

Este exercício fala sobre a terceira lei de Newton, a Lei da "Ação e Reação". Isso significa que, para cada ação, há uma reação de mesma intensidade, mesma direção e em sentido oposto. O princípio da ação e reação analisa as interações que ocorrem entre dois corpos, que no caso dessa questão trata-se da colisão entre o automóvel e o pedestre.

• Na física as colisões são interações entre corpos ou partículas em que um corpo ou partícula exerce força sobre o outro.

• Uma colisão elástica ou choque elástico é um encontro entre dois corpos em que a energia cinética e o momento linear total do sistema se conservam, e em que os corpos envolvidos não sofrem deformações permanentes durante o impacto. Colisões de bolas de bilhar rígidas ou as bolas num pêndulo de Newton são dois exemplos de colisões praticamente elásticas.

• Na colisão inelástica há uma perda de energia cinética e a energia pode ser transforma em outro tipo de energia, como a térmica.

• Nas colisões perfeitamente inelásticas, as duas partículas ou corpos ficam unidos como se fossem somente um e nas colisões parcialmente inelásticas as partículas ou corpos se separam sendo que a velocidade final dos corpos não permanece a mesma.

Durante a colisão entre o automóvel e o pedestre, as forças externas são desprezadas se comparadas às internas, portanto, o sistema pode ser sempre considerado mecanicamente isolado.

O coeficiente de restituição é uma grandeza adimensional que caracteriza os diferentes tipos de colisão existentes entre dois corpos. Ele é determinado pela relação entre as velocidades dos corpos envolvidos imediatamente antes e após a colisão.

A colisão perfeitamente elástica, como mencionado no enunciado do exercício, é caracterizada pela conservação total da energia cinética. Sendo assim, a velocidade relativa de aproximação e de afastamento do pedestre e do carro envolvidos na colisão será igual e, portanto, para esse tipo de colisão, o coeficiente de restituição assumirá valor igual a 1.

O coeficiente de restituição é definido como a razão entre a velocidade relativa de aproximação, imediatamente antes da colisão, e a velocidade relativa de afastamento, imediatamente após a colisão.

• Dados extraídos do enunciado do exercício:
• $\begin{array}{c}\mathit{Velocidade}\mathit{de}\mathit{aproximação}\mathit{do}\mathit{carro}=10m/s\\ \mathit{Velocidade}\mathit{de}\mathit{aproximação}\mathit{do}\mathit{pedestre}=0m/s\\ \mathit{Velocidade}\mathit{de}\mathit{afastamento}\mathit{do}\mathit{carro}=\mathit{velC}\\ \mathit{Velocidade}\mathit{de}\mathit{afastamento}\mathit{do}\mathit{pedestre}=\mathit{velP}\end{array}$
• Resolução e fórmula do coeficiente de restituição:
• $\begin{array}{c}\mathit{coeficiente}\mathit{de}\mathit{restituição}=\frac{(\mathit{vel}\mathit{afastamento}\mathit{carro}-\mathit{vel}\mathit{afastamento}\mathit{pedestre})}{(\mathit{vel}\mathit{aproximação}\mathit{pedestre}-\mathit{vel}\mathit{aproximação}\mathit{carro})}\\ 1=\frac{(\mathit{velC}-\mathit{velP})}{(0-10)}\\ 1=\frac{(\mathit{velC}-\mathit{velP})}{-10}\\ -10=\mathit{velC}-\mathit{velP}\end{array}$

Observação: O detalhe mais importante da fórmula do coeficiente de restituição é que as variáveis do numerador e o denominador ficam invertidas.