Universidade Federal da Bahia – Instituto de Física

Departamento de Física de Terra e do Meio Ambiente

Física Geral e Experimental IE – FIS121 Lista de exercícios em aula – Momento Linear e colisões

Vídeos: Momento Linear

Inglês:

https://www.khanacademy.org/science/physics/linear-momentum/momentum-tutorial/v/introduction-to-momentum

Português:

http://www.fundacaolemann.org.br/khanportugues/ciencias/fisica/impactos_e_momento_linear/introducao_ao_momento

Exercício 1: A Figura ao lado é uma visão superior da trajetória de um carro de corrida ao colidir com um muro de proteção. Antes da colisão, o carro está se movendo com uma velocidade vi = 70 m/s ao longo de uma linha reta que faz um ângulo de 30º com o muro. Após a colisão, o carro está se movendo com uma velocidade escalar vf = 50 m/s ao longo de uma linha reta que faz um ângulo de 10º com o muro. A massa do piloto é de 80 kg. (a) Qual é o impulso 𝐼 a que o piloto é submetido no momento da colisão? (b) Se a colisão dura 14 ms, qual é o módulo da força média que o piloto experimenta durante a colisão?

Exercício 2: A Figura ao lado mostra um rebocador e uma cápsula de carga, de massa total M, viajando ao longo de um eixo x no espaço sideral com uma velocidade inicial 𝑣! de módulo 2100 km/h em relação ao Sol. Com uma pequena explosão, o rebocador ejeta a cápsula de carga, de massa 0,2 M. Depois disto, o rebocador passa a viajar com velocidade de 500 km/h mais depressa que a cápsula ao longo do eixo x, ou seja, a velocidade relativa entre o rebocador e a cápsula é de 500 km/h. Qual é, neste instante, a velocidade do rebocador em relação ao Sol?

Exercício 3: Ao explodir, uma cabeça de negro colocada no interior de um coco vazio de massa M, inicialmente em repouso sobre uma superfície sem atrito, quebra o coco em três pedaços, que deslizam em uma superfície horizontal. Uma vista superior é mostrada na figura ao lado. O pedaço C de massa 0,3 M, tem uma velocidade escalar final vFC = 5 m/s. (a) Qual é a velocidade do pedaço B de massa 0,2 M. (b) Qual é a velocidade do pedaço A?

Exercício 4: O pêndulo balístico era usado para medir a velocidade dos projéteis quando não havia sensores eletrônicos. A versão mostrada na figura ao lado é composta por um grande bloco de madeira de massa M = 5,4 kg pendurado por duas cordas compridas. Uma bala de massa m = 9,5 g é disparada contra o bloco e fica incrustada na madeira. Com o impulso, o pêndulo descreve um arco de circunferência, fazendo com que o centro de massa do sistema bloco-bala atinja uma altura h = 6,3 cm. Qual era a velocidade da bala antes da colisão?

Exercício 5: Considerando o esquema do exercício anterior, admita agora que a caixa é oca. A bala atinge a caixa e a atravessa completamente. Um medidor a laser mostra que a bala sai da caixa com metade da velocidade inicial. Que altura atinge a caixa?

Exercício 6: Duas esferas metálicas, inicialmente suspensas por cordas verticais, apenas se tocam, como mostra a figura ao lado. A esfera 1 de massa m1 = 30 g, é puxada para a esquerda até a altura h1 = 8 cm e liberada a partir do repouso. Na parte mais baixa da trajetória, sofre uma colisão elástica com a esfera 2, cuja massa é de m2 = 75 g. Qual é a velocidade das esferas 1 e 2 imediatamente após a colisão?

Exercício 7: Um bloco de 4 kg movendo-se para a direita a 6 m/s colide elasticamente com outro bloco de 2 kg que também se move para a direita a 3 m/s. Determine suas velocidades finais após a colisão.

Exercício 8: Um foguete cuja massa inicial Mi é 850 kg consome combustível a uma taxa R = 2,3 kg/s. A velocidade relativa dos gases expelidos em relação ao foguete é 2800 m/s. (a) Qual é o empuxo do motor e (b) Qual é a aceleração inicial do foguete?