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

Exercício 4 de 10 em: Física / Leis de Newton

Ano: 2013 Banca: FUNCAB Órgão: PC-ES Cargo: Perito Criminal

📌 Um automóvel com massa 1330 kg e velocidade 10 m/s atinge um pedestre de 70 kg que estava parado. Supondo a colisão elástica, o valor aproximado da velocidade do pedestre em m/s, após a colisão, é:

Resolução:

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Exercício 4 de 10


Parte 1 da resolução

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.
Parte 2 da resolução

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:
    • Velocidade de aproximação do carro = 10 m / s Velocidade de aproximação do pedestre = 0 m / s Velocidade de afastamento do carro = velC Velocidade de afastamento do pedestre = velP
  • Resolução e fórmula do coeficiente de restituição:
    • coeficiente de restituição = ( vel afastamento carro vel afastamento pedestre ) ( vel aproximação pedestre vel aproximação carro ) 1 = ( velC velP ) ( 0 10 ) 1 = ( velC velP ) 10 10 = velC velP


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

Parte 3 da resolução


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