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/introductionto-momentum
Português:
http://www.fundacaolemann.org.br/khanportugues/ciencias/fisica/impactos_e_momento_linear/introd
ucao_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?