Exemplos de colisão elástica:
1. Balls de bilhar: *
Problema: Uma bola de bilhar (M1 =0,17 kg, v1 =2 m/s) colide de frente com uma bola estacionária de bilhar (m2 =0,17 kg, v2 =0 m/s). Após a colisão, a primeira bola é estacionária. Qual é a velocidade da segunda bola após a colisão?
*
Solução: *
Conservação do Momentum: m1*v1 + m2*v2 =m1*v1 ' + m2*v2'
*
Conservação da energia cinética: 1/2*m1*v1^2 + 1/2*m2*v2^2 =1/2*m1*v1 '^2 + 1/2*m2*v2'^2
* Conectando os valores e resolvendo as equações, obtemos:
* v1 '=0 m/s
* v2 '=2 m/s
*
Resposta: A velocidade da segunda bola após a colisão é de 2 m/s.
2. Dois carros idênticos: *
Problema: Dois carros idênticos (M =1000 kg) colidem de frente. O primeiro carro está viajando a 20 m/se o segundo carro está viajando a 10 m/s. Após a colisão, eles ficam juntos. Qual é a velocidade da massa combinada após a colisão?
*
Solução: *
Conservação do Momentum: m1*v1 + m2*v2 =(m1 + m2)*v '
* Conectar os valores e resolver para V ':
* v '=(1000 kg * 20 m/s + 1000 kg * (-10 m/s))/(1000 kg + 1000 kg) =5 m/s
*
Resposta: A velocidade da massa combinada após a colisão é de 5 m/s.
Exemplos de colisão inelásticos:
1. Bolas de barro: *
Problema: Uma bola de argila (m1 =0,5 kg, v1 =10 m/s) colide com uma bola estacionária de argila (m2 =0,5 kg, v2 =0 m/s). As duas bolas ficam juntas após a colisão. Qual é a velocidade da massa combinada após a colisão?
*
Solução: *
Conservação do Momentum: m1*v1 + m2*v2 =(m1 + m2)*v '
* Conectar os valores e resolver para V ':
* v '=(0,5 kg * 10 m/s + 0,5 kg * 0 m/s)/(0,5 kg + 0,5 kg) =5 m/s
*
Resposta: A velocidade da massa combinada após a colisão é de 5 m/s.
2. Crash de carro: *
Problema: Um carro (m1 =1000 kg, v1 =20 m/s) colide com um carro estacionário (m2 =1000 kg, v2 =0 m/s). Os dois carros se juntam e se movem como uma única unidade. Se o coeficiente de restituição for 0,2, qual é a velocidade da massa combinada após a colisão?
*
Solução: *
coeficiente de restituição (e) =(v2 ' - v1') / (v1 - v2) =0,2 *
Conservação do Momentum: m1*v1 + m2*v2 =(m1 + m2)*v '
* Combinando essas equações e resolvendo V ', obtemos:
* v '=(m1 * v1 + m2 * v2)/(m1 + m2) =(1000 kg * 20 m/s + 1000 kg * 0 m/s)/(1000 kg + 1000 kg) =10 m/s
*
Resposta: A velocidade da massa combinada após a colisão é de 10 m/s.
Nota importante: Estes são apenas exemplos básicos. A complexidade dos problemas de colisão pode aumentar com fatores como diferentes ângulos de impacto, massas não uniformes e formas mais complexas.