Quantidade de Movimento

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Colisão
Objetivo:
Determinar a velocidade do experimento através do principio da conservação da quantidade de movimento.
Introdução:
Colisão é a interação entre dois ou mais corpos, com mútua troca de quantidade de movimento e energia. O choque entre bolas de bilhar é um exemplo, o movimento das bolas se altera após a colisão, elas mudam a direção, o sentido e a intensidade de suas velocidades. Outras colisões ocorrem sem que haja contato material, como é o caso de um meteorito que desvia sua órbita ao passar pelas proximidades de um planeta.
Em física procura-se saber o comportamento dos corpos após a colisão. Para isto são usadas as leis de conservação de energia cinética e momento linear, conforme o tipo de colisão.
Quando dois corpos se chocam, tem-se a fase de deformação e pode-se ter ou não a fase de restituição. Na fase de deformação, a energia cinética pode se transformar em outras formas de energia:
Energia potencial elástica;
Energia térmica;
Energia sonora;
Trabalho.
Se a fase de restituição ocorre, a energia potencial elástica é transformada em energia cinética.
Há três tipos de colisão:
Perfeitamente elástico: a restituição ocorre de forma que toda a energia cinética inicial reaparece após o choque como energia cinética final.
Perfeitamente inelástico: não ocorre a restituição; os corpos se chocam e permanecem unidos após o choque. Existe uma grande dissipação de energia cinética.
Parcialmente elástico: ocorre a restituição, mas a energia cinética é dissipada.
Nos choques mecânicos unidimensionais ou frontais, define-se uma grandeza que permite identificar o tipo de choque quanto à conservação ou não de energia cinética, é o coeficiente de restituição. Pode ser calculado pela divisão entre a velocidade relativa de afastamento e a velocidade relativa de aproximação.
O numerador representa a velocidade de afastamento entre os corpos (ou seja, a velocidade com que se afastam um em relação ao outro). O denominador representa a velocidade de aproximação relativa entre eles. 
No choque perfeitamente elástico, não havendo deformações permanentes, a velocidade de afastamento será igual à de aproximação e, portanto, o coeficiente	de	restituição	será	e	=	1.
No choque perfeitamente inelástico, os corpos permanecem unidos, portanto não se afastam um do outro. A velocidade de afastamento é zero e, portanto, o coeficiente	de	restituição	será	e	=	0.
Nos choques parcialmente elásticos a velocidade de afastamento será sempre menor que a de aproximação. Portanto, de maneira geral, teremos um valor do coeficiente de restituição compreendido entre zero e um, ou 0 < e < 1.
A quantidade de movimento é uma grandeza física vetorial e tem a mesma direção que a velocidade. Por sua vez tem um conceito físico muito importante pelo fato de combinar os dois elementos que caracterizam o estado dinâmico de uma partícula: massa e velocidade.
Em qualquer dos modelos citados de colisão, os corpos que colidem constituem um sistema isolado, pois no ato da colisão despreza-se as forças externas em comparação com as forças internas ligadas à colisão.
O fato de os corpos constituírem um sistema isolado, implica a conservação da quantidade de movimento total do sistema.
Material utilizado:
Uma fonte de energia elétrica (10W, 5V e 2A);
Um oscilador, que faz com que a energia não passe continuamente e tem como função aumentar a tensão e diminuir a corrente elétrica;
Um trilho de alumínio com furos na superfície para que saia o ar e retire o atrito entre o trilho e o carrinho;
Papel de fax para a marcação com base no pulso elétrico;
Balança
	
	Fig.1 – Representação do sistema
Procedimento:
Foram colocados dois carrinhos de massas diferentes sob o trilho metálico do sistema, sendo um numa extremidade do trilho e o outro na outra extremidade. Ligados a um gerador de pulso elétrico que marcava as distâncias percorridas a cada 5Hz (0,2 segundo) no papel de fax agregado, simulando uma colisão (encontro) com atrito desprezível entre os carrinhos e o trilho, devido este possuir furos para entrada de ar.
Primeiramente ligou-se o sistema e deu-se início ao movimento de um dos carrinhos por um impulso e o outro permaneceu em repouso. Notou-se que o papel de fax ficou marcado com as faíscas do sistema à medida que o carrinho em movimento avançava em direção ao em repouso. Foram medidas milimetricamente todas as marcações do papel e estas foram associadas ao tempo	percorrido.
Com os dados criou-se um gráfico no Excel e foram calculadas as equações das retas dos movimentos antes (A) e depois (B) da colisão.
Com as equações prontas, obteve-se a velocidade antes e a posterior a colisão.
Calculou-se o tempo e a posição do choque entre os dois carrinhos, sendo possível então calcular a Energia Cinética do sistema e determinar pelo princípio da conservação da quantidade de movimento sua velocidade e seu coeficiente de restituição.
Dados:
	t (s)
	S (cm)
	0
	0
	0,2
	3,9
	0,4
	7,7
	0,6
	11,7
	0,8
	15,5
	1,0
	19,5
	1,2
	23,6
	1,4
	25,7
	1,6
	27,8
	1,8
	30,0
	2,0
	32,2
	2,2
	34,4
	2,4
	36,7
	2,6
	38,9
	2,8
	41,2
Cálculos:
Velocidade antes do choque:
Velocidade depois do choque:
Tempo do choque:
Posição do choque:
Energia cinética:
Conservação da energia:
Coeficiente de restituição:
Resultados:
Conclusão:
Conclui-se que é possível, pelo princípio da conservação da quantidade de movimento, calcular-se a velocidade final dos carrinhos após a colisão. Por não haver velocidade relativa, isto é, pelos carrinhos moverem-se com a mesma velocidade, caracterizou-se uma colisão perfeitamente inelástica, ou seja, o coeficiente de restituição é 0.