CTB e Principais Resoluções do Contran Esquematizad

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DEFINIÇÃO
Conceitos qualitativos e quantitativos de dinâmica e impulso, definição de momento linear e sua relação com a força, conservação do
momento linear e suas aplicações, colisões totalmente elásticas, parcialmente elásticas e colisões plásticas.
PROPÓSITO
Relacionar os conceitos de momento linear e impulso a aplicações práticas.
PREPARAÇÃO
Antes de iniciar o conteúdo deste tema, tenha em mãos papel, caneta e uma calculadora científica, ou use a calculadora de seu
smartphone/computador.
OBJETIVOS
MÓDULO 1
/
 
Fonte: Por pluie_r / Shutterstock
Identificar momento linear e impulso
 
 
MÓDULO 2
 
Fonte: Por pluie_r / Shutterstock
Reconhecer o princípio da conservação do momento linear
MÓDULO 3
 
Fonte: Por pluie_r / Shutterstock
Identificar os tipos de colisões
 
Fonte: Por pluie_r / Shutterstock
/
MOMENTO LINEAR
O MOMENTO LINEAR OU QUANTIDADE DE MOVIMENTO É UMA GRANDEZA
VETORIAL REPRESENTADA PELO VETOR . ESSE VETOR PODE SER
UNIDIMENSIONAL, BIDIMENSIONAL OU TRIDIMENSIONAL.
O momento linear é definido como sendo o produto da massa de um corpo pela velocidade por ele desenvolvida, como mostra a
equação (1):
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Também pode existir uma variação infinitesimal da velocidade, o que faz com que a equação (1) se torne:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
A unidade no Sistema Internacional de Medidas (S.I.) para o impulso é o quilograma metros por segundo . Note que, na
equação (1) e na equação (2), o momento é uma grandeza vetorial, desta forma ela possui módulo, direção e sentido.
 ATENÇÃO!
O momento tanto se aplica a uma única partícula ou a um único corpo, como a um conjunto de partículas ou de corpos.
Vamos entender melhor. Se você está vendo um carro se locomover, esse carro possui momento linear. E para determiná-lo, vamos
considerar a velocidade desse carro e a sua massa. Viu? Um exemplo simples e cotidiano da observação do momento linear.
Agora, vamos exemplificar o momento linear de um conjunto de corpos. Imagine um soldado prestes a arremessar uma granada. No
momento em que a granada sai da mão do soldado, ela é um único corpo. Todavia, após alguns segundos, essa granada explode e se
transforma em diversos fragmentos, que continuam a trajetória do arremesso.
/
ENTÃO, ANTES DA EXPLOSÃO, TÍNHAMOS O MOMENTO LINEAR DE UM
CORPO, E APÓS A EXPLOSÃO, PASSAMOS A TER UM MOMENTO LINEAR
REFERENTE AO CONJUNTO DOS FRAGMENTOS DA GRANADA APÓS A
EXPLOSÃO.
A figura a seguir ilustra este exemplo:
 
Fonte: Por DiPetre, FlashMovie, Vandathai / / Shutterstock
Figura 1: Representação da explosão de uma granada e da trajetória de seus fragmentos.
A representação da figura 1 demonstra que os fragmentos da granada continuam a trajetória original do lançamento da granada. Desta
forma, o momento linear do conjunto após a explosão é igual ao somatório dos momentos lineares de cada fragmento, como mostra a
equação 3, que é a equação do momento linear para um conjunto de partículas:
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Vamos considerar que essa granada de massa M é arremessada com uma velocidade .
Desta forma, temos como momento linear 
Agora, vamos considerar que 3 segundos depois a granada explode, e se divide em 100 fragmentos de massas iguais a m, com
velocidades coplanares, paralelas e de mesmo módulo.
Assim, o momento linear após a explosão passa a ser:
VELOCIDADES COPLANARES:
Velocidades existentes no mesmo plano cartesiano.
javascript:void(0)
/
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Como as massas e as velocidades são iguais, e são 100 fragmentos, podemos escrever:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
IMPULSO
Um corpo, ao ser deslocado pela ação de uma força, realiza trabalho, mas não só isso. A sua mudança de velocidade também faz com
que haja um impulso no bloco. E esse impulso é definido como sendo o produto da força pelo tempo em que ela atua sobre o corpo.
Desta forma:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Ao contrário da energia e do trabalho, o impulso é uma grandeza vetorial, e não uma grandeza escalar, e a sua unidade no (S.I.) é o
quilograma-metro por segundo (kgm/s), como na determinação do momento linear, ou o newton segundo (N.s.).
 IMPORTANTE
O impulso representa a variação da quantidade de movimento que um corpo sofre e, por isso, ele também pode ser definido por esta
variação de quantidade de movimento, ou por seu outro nome: variação do momento linear. Vamos demonstrar:
/
DEMONSTRAÇÃO
Temos que o impulso é:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Da Segunda Lei de Newton, temos que , e da Cinemática sabemos que , assim:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Assim, integrando:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
COMO O IMPULSO É UMA GRANDEZA VETORIAL, ELA POSSUI DIREÇÃO,
MÓDULO E SENTIDO, PORÉM, APESAR DISTO, O IMPULSO NÃO DEFINE A
DIREÇÃO, MÓDULO, NEM SENTIDO DO TRABALHO.
Vamos exemplificar sua aplicação:
TEORIA NA PRÁTICA
Um automóvel de 700kg se locomove a uma velocidade constante de 72km/h, quando percebe que outro automóvel se aproxima dele
com uma velocidade relativa de 36km/h. Qual deve ser o impulso aplicado ao primeiro automóvel para que ele iguale a sua velocidade à
do segundo automóvel?
Resposta:
Como o segundo automóvel está se aproximando do primeiro com velocidade de 36km/h, significa que ele possui uma velocidade maior
que a do primeiro automóvel, a superando em 36 km/h, ou seja, o segundo automóvel está a 108 km/h.
/
Para que o primeiro automóvel iguale a sua velocidade à do segundo automóvel é necessário que o primeiro chegue à velocidade de
108km/h, porém, com unidades no (S.I.). Assim:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Deste modo, o impulso é:
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DEMONSTRAÇÃO
Na verdade, a Segunda Lei da Mecânica Clássica, que é a Segunda Lei de Newton, teve sua dedução a partir do conceito de impulso.
Essa lei assumiu forma quando Newton variou o impulso em função do tempo. Newton percebeu que, ao oferecer certo impulso a um
corpo por alguns instantes, uma força atua no corpo, fazendo-o realizar trabalho.
Matematicamente, temos:
ISAAC NEWTON (1643 – 1727)
Astrônomo, alquimista, filósofo natural, teólogo e cientista inglês.
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Na forma diferencial, temos:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Então, podemos isolar a força e obter:
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Note na equação 1 que o vetor , então:
javascript:void(0)
/
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Como m é uma grandeza escalar e constante:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
 ATENÇÃO
A equação (7) é a Segunda Lei de Newton em sua forma diferencial, uma vez que sabemos da Cinemática que a aceleração é a
variação da velocidade em função do tempo:
GRÁFICO DE IMPULSO
O gráfico de impulso é um gráfico do tipo Força por tempo . A figura a seguir mostra um exemplo genérico deste tipo de gráfico:
 
Fonte: Producão interna.
/
 
Fonte: Producão interna.
Figura 4: Representação genérica de um gráfico de impulso - (A) um corpo sofrendo um impulso positivo e (B) um corpo sofrendo um
impulso negativo.
Ambos os gráficos são lineares. O gráfico em (A) é um gráfico linear de uma função afim crescente, e o gráfico em (B) é um gráfico
linear de uma função afim decrescente.
TUDO BEM, MAS COMO A GENTE DETERMINA O IMPULSO ATRAVÉS DESSE
GRÁFICO?
RESPOSTA
Nós retiramos o impulso através da área embaixo dessa reta. Vamos demonstrar como?
Veja a figura 5:
A figura 5 mostra um gráfico com escalas de força e tempo. A força
está em Newtons e o tempo em segundos.
/
 
Fonte: Producão interna.
Figura 5: Gráfico de impulso com escala.
Vamos agora aprender a determinar o impulso através da observação do gráfico.
Primeiro, devemos definir o intervalo de tempo ao qual queremos determinar o impulso. Vamos primeiro fazê-lo de 0 a 3 segundos.
Agora que o intervalo de tempo foi definido, determinar o impulso é
simples. Basta calcular a área embaixo da curva existente entre 0 e
3s.
A figura a seguir demonstra essa área:
 
Fonte: Producão interna.
Figura 6: Área selecionada para o cálculo do impulso.
A área escolhida está em azul. Note que ela forma um trapézio em que a base menor (b) tem uma medida de 3N, a base maior (B) uma
medida de 5N e a altura (h) de 3s. Da Geometria Plana, sabemos que a área de um trapézio é:
é
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Substituindo os valores em (8), temos como área o valor de 12N.s ou 12kgm/s. Assim:
é
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
/
O que nos mostra que o impulso é de:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Agora, vamos determinar o impulso entre 3 e 6 segundos. Note que também estamos tratando de um trapézio, em que 𝑏=3𝑁, 𝐵=8𝑁, e
ℎ=6−3=3𝑠.
Utilizando a equação (8), temos como área o valor de 16,5, assim, o impulso nessa região do gráfico é:
é
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
 ATENÇÃO
Note que as forças atuantes nos gráficos não são forças constantes, mas ao invés disso, são forças que mudam seus módulos com o
passar do tempo. Desta forma, a única maneira que temos de identificar o impulso atuante no sistema é através da análise gráfica.
Neste caso, se você tentar utilizar as equações (4) ou (5) para determinar o impulso, você obterá um valor não verdadeiro. Isso porque
ambas as equações levam em conta que a força atuante no sistema é uma força constante.
A TEORIA DE IMPULSO NOS PERMITE REALIZAR IMPORTANTES ANÁLISES
SOBRE UM SISTEMA, TODAVIA, PARA ANÁLISES MAIS COMPLETAS, ESSA
TEORIA NORMALMENTE É COMBINADA COM A TEORIA DE ENERGIA
MECÂNICA.
MÃO NA MASSA
1. UM OBJETO DE 2KG SE LOCOMOVE COM VELOCIDADE DE 25M/S. SEU MOMENTO LINEAR É IGUAL
A:
/
A) 50kgm/s
B) 12,5kgm/s
C) 100kgm/s
D) 625kgm/s
GABARITO
1. Um objeto de 2kg se locomove com velocidade de 25m/s. Seu momento linear é igual a:
2. UM OBJETO DE 30KG SE MOVE COM VELOCIDADE CONSTANTE DE TAL MODO QUE SEU MOMENTO
LINEAR É EQUIVALENTE A 78KGM/S. SUA VELOCIDADE É IGUAL A:
A) 0,8m/s
B) 1,1m/s
C) 1,9m/s
D) 2,6m/s
GABARITO
2. Um objeto de 30kg se move com velocidade constante de tal modo que seu momento linear é equivalente a 78kgm/s. Sua
velocidade é igual a:
A alternativa "D " está correta.
O momento linear é dado por: 
𝑃 = 𝑚𝑣 
78 = 30.𝑣 
𝑣 = 2,6𝑚/𝑠
3. UM AUTOMÓVEL PERCORRE 30KM EM 15 MIN. O PESO DELE SOMADO AO DO MOTORISTA É DE
721KG. SUPONDO A VELOCIDADE CONSTANTE, O MOMENTO LINEAR DESTE AUTOMÓVEL É IGUAL A:
A) 24.033,33kgm/s
B) 22.022,33kgm/s
C) 25.055,55kgm/s
D) 21.230,88kgm/s
/
GABARITO
3. Um automóvel percorre 30km em 15 min. O peso dele somado ao do motorista é de 721kg. Supondo a velocidade constante,
o momento linear deste automóvel é igual a:
4. UM VEÍCULO QUE SE MOVIMENTA A UMA VELOCIDADE DE 0,5M/S E TEM MOMENTO LINEAR DE 2 X
106KGM/S TEM MASSA IGUAL A:
A) 4 x 106kg
B) )8 x 106kg
C) 12 x 106kg
D) 5 x 106kg
GABARITO
4. Um veículo que se movimenta a uma velocidade de 0,5m/s e tem momento linear de 2 x 106kgm/s tem massa igual a:
A alternativa "A " está correta.
Solução:
O momento linear é dado por:
𝑃 = 𝑚𝑣
2 𝑥 106= 𝑚.0,5
𝑚 = 4 𝑥 106𝑘𝑔
5. UM OBJETO VOADOR SE MOVE DE ACORDO COM A FUNÇÃO: V(T) = 3T²-2T+5. SE ESTE OBJETO TEM
MASSA DE 840KG, SEU MOMENTO LINEAR, EM T = 30S, É IGUAL A:
A) 1,6 x 106kgm/s
B) )1,8 x 106kgm/s
C) 2,2 x 106kgm/s
D) 2,0 x 106kgm/s
GABARITO
/
5. Um objeto voador se move de acordo com a função: v(t) = 3t²-2t+5. Se este objeto tem massa de 840kg, seu momento linear,
em t = 30s, é igual a:
6. UM CARRO DE 700KG VIAJA A 80KM/H, QUANDO FREIA POR UM ESPAÇO DE 50M, E ENTÃO PASSA A
TRAFEGAR COM 55KM/H. O IMPULSO APLICADO PELOS FREIOS AO CARRO É DE:
A) 4.300N.s
B) 4.500N.s
C) 4858N.s
D) 5.000N.s
GABARITO
6. Um carro de 700kg viaja a 80km/h, quando freia por um espaço de 50m, e então passa a trafegar com 55km/h. O impulso
aplicado pelos freios ao carro é de:
A alternativa "C " está correta.
Convertendo as velocidades para metros por segundo, temos:
𝑣0=80 𝑘𝑚ℎ= 22,22𝑚/𝑠
𝑣=55 𝑘𝑚ℎ= 15,28𝑚/𝑠
O impulso é dado por:
𝐼=𝑚(𝑣−𝑣0)
𝐼=700(22,22−15,28)=4858𝑁.𝑠
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VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. UMA BOLA DE GOLFE DE 0,5KG ESTÁ ROLANDO NO GRAMADO COM VELOCIDADE DE 0,5M/S,
QUANDO UMA PESSOA COM UM TACO DE GOLFE LHE APLICA UMA FORÇA PELO INSTANTE DE
TEMPO DE 0,5S, DE TAL MANEIRA QUE ELA PASSA A ROLAR COM VELOCIDADE DE 1,5M/S. ASSINALE
A ALTERNATIVA QUE REPRESENTA CORRETAMENTE A FORÇA APLICADA PELO TACO DE GOLFE, AO
TOCAR NA BOLA.
/
A) 1N
B) 2N
C) 5N
D) 7,5N
2. UM FOGUETE ESTÁ SENDO LANÇADO COM UM ÔNIBUS ESPACIAL. DE INÍCIO, ELE ESTÁ PARADO
EM SUA PLATAFORMA DE LANÇAMENTO, QUANDO, ENTÃO, COMEÇA A SE MOVIMENTAR COM UMA
ACELERAÇÃO DE 12M/S². 74 SEGUNDOS APÓS O SEU LANÇAMENTO, O FOGUETE LIBERA UM
COMPARTIMENTO, QUE REDUZ A SUA MASSA EM 25%, E 180 SEGUNDOS APÓS O LANÇAMENTO,
LIBERA OUTRO COMPARTIMENTO QUE CORRESPONDE A 50% DA MASSA QUE RESTOU APÓS
LIBERAR O PRIMEIRO COMPARTIMENTO. APÓS ISTO, O ÔNIBUS ESPACIAL ENTRA EM ÓRBITA.
ASSINALE A ALTERNATIVA QUE REPRESENTA CORRETAMENTE O VALOR DO IMPULSO SOFRIDO PELO
FOGUETE, DO MOMENTO DO SEU LANÇAMENTO ATÉ O MOMENTO EM QUE O ÔNIBUS ESPACIAL
ENTRA EM ÓRBITA (CONSIDERE G = 9,8M/S²):
A) 1400 𝑚0
B) 1485 𝑚0
C) 1390 𝑚0
D) 1455 𝑚0
GABARITO
1. Uma bola de golfe de 0,5kg está rolando no gramado com velocidade de 0,5m/s, quando uma pessoa com um taco de golfe
lhe aplica uma força pelo instante de tempo de 0,5s, de tal maneira que ela passa a rolar com velocidade de 1,5m/s. Assinale a
alternativa que representa corretamente a força aplicada pelo taco de golfe, ao tocar na bola.
A alternativa "A " está correta.
 
Temos como momento linear inicial:
𝑃0→=𝑚𝑣0→
𝑃→0=0,5 𝑘𝑔.0,5 𝑚𝑠=0,25𝑁.𝑠
Temos como momento linear final:
𝑃→=𝑚𝑣→
𝑃→=0,5 𝑘𝑔.1,5 𝑚𝑠=0,75𝑁.𝑠
Então, podemos escrever o impulso:
𝐼=𝑚𝑣→−𝑚𝑣→0
𝐼=0,75−0,25=0,50𝑁.𝑠
Agora que temos o impulso, podemos determinar a força da seguinte maneira:
𝐼=𝐹→∆𝑡
Substituindo:
0,50𝑁.𝑠=𝐹→.0,5𝑠
𝐹→=1𝑁
/
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
2. Um foguete está sendo lançado com um ônibus espacial. De início, ele está parado em sua plataforma de lançamento,
quando, então, começa a se movimentar com uma aceleração de 12m/s². 74 segundos após o seu lançamento, o foguete libera
um compartimento, que reduz a sua massa em 25%, e 180 segundos após o lançamento, libera outro compartimento que
corresponde a 50% da massa que restou após liberar o primeiro compartimento. Após isto, o ônibus espacial entra em órbita.
Assinale a alternativa que representa corretamente o valor do impulso sofrido pelo foguete, do momento do seu lançamento
até o momento em que o ônibus espacial entra em órbita (considere g = 9,8m/s²):
A alternativa "B " está correta.
 
Temos um sistema em que a aceleração é mantida constante, porém a massa do corpo é variável, e ela diminui com o passar do tempo.
Desta forma, se a massa muda, a força muda e, assim, para descobrir o impulso, devemos calcular as forças e gerar um gráfico de
força por tempo.
Vamos, primeiro, calcular as forças.
1° No momento do lançamento:
𝐹→0=𝑚0 𝑎→
𝐹→0=12𝑚02° No momento da liberação da primeira carga:
𝐹1=(𝑚0−0,25𝑚0 ) 𝑎→
𝐹0→=12.0,75𝑚0=9 𝑚0
3° No momento da liberação da segunda carga:
𝐹2→=(0,75𝑚0−0,5 .0,75𝑚0 ) 𝑎→
𝐹2→=4,5 𝑚0
Temos não somente os valores das forças como também os valores dos tempos decorridos até elas, assim, podemos montar uma
tabela para poder montar o gráfico de impulso, como mostra abaixo:
𝐹→(𝑁) t(s)
12𝑚0 0
9𝑚0 74
4,5𝑚0 180
/
 
Fonte:
 
Não podemos esquecer que as nossas forças estão em função de m0. Então, para poder determinar o impulso, temos que determinar a
área embaixo da curva, que é um trapézio em que b = 4,5m0, a base maior é B = 12m0 e a altura é de 180s. Assim:
𝐼=(𝑏+𝐵)ℎ2=(4,5𝑚0+12𝑚0 )1802=1485 𝑚0
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
 
Fonte: Por pluie_r / Shutterstock
INTRODUÇÃO
O MOMENTO LINEAR É UMA GRANDEZA FÍSICA QUE SE CONSERVA QUANDO
A FORÇA RESULTANTE SOBRE O SISTEMA É NULA. NESTE CASO, COMO
NÃO HÁ FORÇA, O IMPULSO É NULO, E POR ISSO PODEMOS DIZER QUE A
QUANTIDADE DE MOVIMENTO INICIAL É IGUAL À QUANTIDADE DE
MOVIMENTO FINAL.
O impulso de um corpo ou de uma partícula é dado por:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Para que haja a conservação do momento linear, ou da quantidade de movimento, é necessário que não haja forças atuantes no
sistema, o que faz o impulso ser nulo, uma vez que:
/
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Como a força resultante deve ser nula, para que o sistema seja conservativo, temos que F = 0, o que faz com que o impulso seja nulo:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Desta maneira, podemos escrever que:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
 EXEMPLO
Com esse entendimento, é possível explicar diversos fenômenos mecânicos envolvendo ação e reação, como a relação do recuo de
uma arma de fogo após disparar um projétil. Após o disparo, qualquer arma de fogo apresenta um recuo, indo de encontro ao atirador,
enquanto o projétil (a bala) segue no sentido oposto ao deslocamento do recuo. Como a arma recua, existe a chamada velocidade de
recuo, que é maior para quanto maior for o calibre de uma arma.
DISPARO DE UM PROJÉTIL DE UMA ARMA DE FOGO DE LONGO
ALCANCE: O CASO DO ATIRADOR DE ELITE
Vamos considerar uma cena real, em que um atirador de elite está posicionado com um fuzil IMBEL 308 AGLC, de calibre 308, com
massa sem munição de 4,7kg, com capacidade de 4+1 cartuchos de Spitzer, cada um com 125g. Com essa munição, o projétil deixa a
arma com uma velocidade de 3100m/s, como mostra a figura 7:
/
 
Fonte: Por kloromanam, Getmilitaryphotos / Shutterstock
Figura 7: Representação de um atirador de elite disparando um projétil utilizando um fuzil de alta precisão.
Vamos considerar duas coisas: 1ª, as massas do cartucho do projétil e da pólvora são insignificantes, e 2ª, o projétil percorre um trajeto
retilíneo até o seu alvo. Efetuando 2 disparos, vamos determinar as velocidades de recuo do rifle em cada um deles:
 Arraste as imagens para o lado.
 
Fonte: Por SolidMaks / Shutterstock
1º disparo:
Antes de efetuar o primeiro disparo, o fuzil estava carregado com 5 cartuchos, cada um com 125g, o que equivale a uma massa de:
𝑚𝑐𝑎𝑟𝑡𝑢𝑐ℎ𝑜=5 . 0,125=0,625kg. Então, nesse momento, antes do disparo, nós verificamos o momento linear inicial, o nosso , em que o
subíndice 1 é referente ao primeiro disparo. Como não houve o disparo, tanto o projétil quanto a arma estão parados, logo, ambas as
suas velocidades são nulas. Com isso, pode-se escrever:
 
Fonte: Por SolidMaks / Shutterstock
Porém, ao efetuar o disparo, tanto o projétil quanto a arma adquirem velocidade. A arma agora fica somente com 4 cartuchos, o que faz
a sua massa total ser de 𝑀=4 . 0,125+4,7=5,2kg. Sabendo disso, podemos escrever o momento final do sistema como:
/
é é
 
Fonte: Por SolidMaks / Shutterstock
Substituindo os valores, temos:
Uma vez que a força resultante no sistema é nula, podemos aplicar o princípio da conservação do momento linear, como na equação
(9):
 ATENÇÃO!
Note que o resultado da velocidade é negativo, o que era de se esperar quando estamos falando de uma velocidade de recuo que está
indo no sentido oposto ao do disparo. Todavia, se invertermos o sistema de coordenadas, podemos descrever a velocidade do projétil
como negativa e a velocidade de recuo como positiva.
VIRAM? COM O CONCEITO DA CONSERVAÇÃO DO MOMENTO LINEAR,
CONSEGUIMOS DETERMINAR A VELOCIDADE DE RECUO DO FUZIL. AGORA,
/
VAMOS CONTINUAR CALCULANDO AS VELOCIDADES DE RECUO ATÉ OS
CARTUCHOS ACABAREM:
4
 
Fonte: Por La Gorda / Shutterstock
2° DISPARO:
Antes de efetuar o segundo disparo, o fuzil estava carregado com 4 cartuchos, cada um com 125g, o que equivale a uma massa de:
𝑚𝑐𝑎𝑟𝑡𝑢𝑐ℎ𝑜=4 . 0,125=0,500kg.
De forma análoga à dedução do primeiro disparo, . Porém, ao efetuar o disparo, tanto o projétil quanto a arma adquirem
velocidade, mas, agora, a arma fica somente com 3 cartuchos, o que faz a sua massa total ser de 𝑀=3 . 0,125+4,7=5,075kg.
 
Fonte: Por La Gorda / Shutterstock
/
3
2
 
Fonte: Por La Gorda / Shutterstock
Sabendo disso, podemos escrever o momento final do sistema como:
é é
Substituindo os valores, temos:
Uma vez que a força resultante no sistema é nula, podemos aplicar o princípio da conservação do momento linear, como na equação
(9):
/
 
Fonte: Por La Gorda / Shutterstock
1
 ATENÇÃO
Note que a velocidade de recuo neste segundo disparo é maior, mesmo com a velocidade do projétil sendo mantida. Isso ocorre devido
à diminuição da massa do sistema fuzil-cartucho. O que significa que, quanto menos cartuchos houver no fuzil, maior será a velocidade
de recuo, e por sua vez, maior o tranco a ser aguentado pelo atirador.
CONSERVAÇÃO DO MOMENTO LINEAR EM UM JOGO DE
BILHAR
Vamos agora a um exemplo mais palpável, que acontece em uma mesa de bilhar, popularmente chamada de mesa de sinuca. Em um
jogo de bilhar, existe uma bola branca e mais 15 bolas, numeradas de 1 a 15, todas de cores diferentes. Utiliza-se um taco de madeira
para bater na bola branca, e então, esta deve bater nas demais bolas, a fim de colocá-las no interior de uma das seis caçapas, que se
localizam nas bordas da mesa, como mostra a figura 8:
/
 
Fonte: Por RomanR / Shutterstock
Figura 8: Representação de um jogo de bilhar.
Temos que considerar que as bolas diferem somente em cores e numerações. Elas são iguais em geometria e massa. Vamos
considerar a seguinte situação de jogo. Restam somente duas bolas, uma vermelha e uma amarela, e elas estão encostadas uma na
outra. O jogador, então, resolve tentar matar as duas bolas em caçapas distintas, com uma única tacada. A figura a seguir exemplifica o
caso:
 Arraste a seta para os lados.
 
Fonte:Por andrewvect / Shutterstock
 
Fonte:Por andrewvect / Shutterstock
/
Figura 9: Representação da colisão de uma bola com outras duas, de mesma massa.
Vamos supor que todas as bolas possuam massa m, e que o jogador, ao bater na bola branca com o taco, a fez se movimentar com
velocidade de 12m/s. Consideremos também que as bolas vermelha e amarela se movimentem com a mesma velocidade após a
colisão, todavia, a bola branca inverte o seu sentido, com uma velocidade de módulo de 1m/s. Então, após tantas definições, vamos
determinar as velocidades das bolas vermelhas e amarelas.
 Arraste as imagens para o lado.
 
Fonte:Por andrewvect / Shutterstock
 
Fonte:Por andrewvect / Shutterstock
/
 
Fonte:Por andrewvect / Shutterstock
TEORIA NA PRÁTICA
O princípio da conservação de momento linear também nos permite analisar, por exemplo, acidentes de trânsito, podendo determinar a
velocidade de um automóvel ao colidir com outro, distância de arremesso de uma pessoa em um atropelamento etc.
MÃO NA MASSA
1. UMA BOLA DE SINUCA AMARELA DE 1,3KG VIAJA À VELOCIDADE DE 0,3M/S, QUANDOCOLIDE COM
OUTRA BOLA DE SINUCA VERMELHA DE MESMA MASSA, DAÍ A BOLA AMARELA PARA, ENQUANTO A
BOLA VERMELHA PASSA A SE MOVIMENTAR. A VELOCIDADE DA BOLA VERMELHA É IGUAL A:
A) 0,3m/s
B) 0,4m/s
C) 0,2m/s
D) 0,15m/s
GABARITO
/
1. Uma bola de sinuca amarela de 1,3kg viaja à velocidade de 0,3m/s, quando colide com outra bola de sinuca vermelha de
mesma massa, daí a bola amarela para, enquanto a bola vermelha passa a se movimentar. A velocidade da bola vermelha é
igual a:
2. UMA BOLA DE GUDE DE 50G ROLA COM VELOCIDADE DE 0,1M/S, E COLIDE COM UMA BOLA DE
GUDE DE 100G. NA COLISÃO, A BOLA DE 50G E PARA, E A BOLA DE 100G COMEÇA A ROLAR. A
VELOCIDADE DA BOLA DE 100G É:
A) 0,03m/s
B) 0,04m/s
C) 0,02m/s
D) 0,05m/s
GABARITO
2. Uma bola de gude de 50g rola com velocidade de 0,1m/s, e colide com uma bola de gude de 100g. Na colisão, a bola de 50g e
para, e a bola de 100g começa a rolar. A velocidade da bola de 100g é:
A alternativa "D " está correta.
Solução:
O momento total antes da colisão é de:
𝑃0=𝑃50g0+𝑃100g0 
𝑃0=𝑚𝑣50g0+𝑚𝑣100g0
𝑃0=0,05 .0,1+0,1 .0
𝑃0=0,005𝑁.𝑠
Após a colisão, temos:
𝑃=𝑃50g +𝑃100g
𝑃=𝑚𝑣50g+𝑚𝑣100g
𝑃=0,05 .0+0,1𝑣
𝑃=0,1𝑣
Pelo princípio da conservação:
𝑃0=𝑃
0,005=0,1𝑣
𝑣=0,05𝑚/𝑠
/
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3. UMA BOLA DE SINUCA DE 1,3KG BRANCA COLIDE COM UMA BOLA DE SINUCA DE 1,3KG PRETA.
ANTES DA COLISÃO, A BOLA BRANCA SE MOVIA A 0,4M/S E A BOLA PRETA ESTAVA PARADA. APÓS A
COLISÃO, A BOLA BRANCA CONTINUA O SEU CAMINHO, AGORA COM VELOCIDADE V, ENQUANTO A
BOLA PRETA SEGUE ADIANTE COM UMA VELOCIDADE 2V. AS VELOCIDADES DAS BOLAS BRANCA E
PRETA APÓS A COLISÃO, RESPECTIVAMENTE, SÃO IGUAIS A:
A) 0,15m/s e 0,22m/s
B) 0,13m/s e 0,26m/s
C) 0,26m/s e 0,13m/s
D) 0,13m/s e 0,22m/s
GABARITO
3. Uma bola de sinuca de 1,3kg branca colide com uma bola de sinuca de 1,3kg preta. Antes da colisão, a bola branca se movia
a 0,4m/s e a bola preta estava parada. Após a colisão, a bola branca continua o seu caminho, agora com velocidade v,
enquanto a bola preta segue adiante com uma velocidade 2v. As velocidades das bolas branca e preta após a colisão,
respectivamente, são iguais a:
4. UM OBJETO COM PROPRIEDADES ELÁSTICAS VIAJA EM DIREÇÃO A UMA PAREDE COM
VELOCIDADE DE 40CM/S, QUANDO RICOCHETEIA E RETORNA COM O MESMO MOMENTO LINEAR. É
CORRETO AFIRMAR QUE SEU VETOR VELOCIDADE NO RETORNO É IGUAL:
A) 0cm /s
B) -20cm/s
C) -40cm/s
D) 20cm/s
GABARITO
4. Um objeto com propriedades elásticas viaja em direção a uma parede com velocidade de 40cm/s, quando ricocheteia e
retorna com o mesmo momento linear. É correto afirmar que seu vetor velocidade no retorno é igual:
A alternativa "C " está correta.
c) -40cm/s
/
Solução:
Ao retornar com mesmo momento linear, o módulo da velocidade se mantém, todavia, o sentido do vetor muda. Dessa maneira, se
antes da colisão o vetor era de 40cm/s, ao mudar o sentido o vetor passou a ser de -40cm/s.
5. UM CORPO DE 7KG LOCOMOVE-SE COM VELOCIDADE CONSTANTE DE 8M/S, QUANDO AGE SOBRE
ELE UMA FORÇA DE 0,07N, NA MESMA DIREÇÃO E SENTIDO DO VETOR VELOCIDADE, POR 10
SEGUNDOS. A VELOCIDADE FINAL DESTE CORPO É IGUAL A:
A) 8,1m/s
B) 8,0m/s
C) 9,5m/s
D) 9,6m/s
GABARITO
5. Um corpo de 7kg locomove-se com velocidade constante de 8m/s, quando age sobre ele uma força de 0,07N, na mesma
direção e sentido do vetor velocidade, por 10 segundos. A velocidade final deste corpo é igual a:
6. UM ATIRADOR DE ELITE POSSUI UM RIFLE DE 4,2KG, E ATIRA UM PROJÉTIL DE 300G, COM
VELOCIDADE DE 340M/S. A VELOCIDADE DE RECUO DE SUA ARMA É DE:
A) - 16,35m/s
B) -24,29m/s
C) -30,00m/s
D) -45,55m/s
GABARITO
6. Um atirador de elite possui um rifle de 4,2kg, e atira um projétil de 300g, com velocidade de 340m/s. A velocidade de recuo
de sua arma é de:
A alternativa "B " está correta.
Solução:
Antes do disparo, não há momento linear, pois tanto o rifle quanto o projétil estão parados, logo:
𝑃0=0
/
Porém, após o disparo, temos:
𝑃=𝑚𝑟𝑖𝑓𝑙𝑒 𝑣𝑟𝑖𝑓𝑙𝑒+𝑚𝑝𝑟𝑜𝑗é𝑡𝑖𝑙 𝑣𝑝𝑟𝑜𝑗é𝑡𝑖𝑙=4,2𝑣𝑟𝑖𝑓𝑙𝑒+0,3 .340=4,2𝑣𝑟𝑖𝑓𝑙𝑒+102 
Pelo princípio da conservação:
𝑃0=𝑃
0=4,2𝑣𝑟𝑖𝑓𝑙𝑒+102 
𝑣𝑟𝑖𝑓𝑙𝑒=−24,29𝑚/𝑠
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VERIFICANDO O APRENDIZADO
 ATENÇÃO!
Para desbloquear o próximo módulo, é necessário que você responda corretamente a uma das seguintes questões.
1. EM UM JOGO DE BILHAR, O JOGADOR OFERECE À BOLA BRANCA DE 0,250KG UM IMPULSO DE
0,5N.S. ESSA BOLA, ENTÃO, COLIDE COM A BOLA PRETA, DE MESMA MASSA. APÓS ESSA COLISÃO, A
BOLA BRANCA CONTINUA A SE DESLOCAR NA MESMA DIREÇÃO E SENTIDO, COM MOMENTO LINEAR
DE 0,19N.S. DIANTE DO CONTEXTO APRESENTADO, ASSINALE A ALTERNATIVA QUE REPRESENTA A
VELOCIDADE COM A QUAL A BOLA PRETA SE DESLOCA:
A) a) 1,24m/s
B) b) 1,33m/s
C) c) 2,00m/s
D) d) 3,50m/s
2. UM CORPO ESTÁ SE LOCOMOVENDO COM UMA VELOCIDADE CONSTANTE DE 3M/S, QUANDO UMA
FORÇA DE 0,087N AGE SOBRE ELE, NA MESMA DIREÇÃO E SENTIDO DO VETOR VELOCIDADE, POR 10
/
SEGUNDOS, PORÉM, DURANTE A AÇÃO DA FORÇA, POR CONTA DO ATRITO, O CORPO PERDE 10% DE
SUA MASSA, NA FORMA DE UM PEQUENO PEDAÇO QUE SE DESPRENDE COM A MESMA VELOCIDADE
QUE O CORPO DESENVOLVE APÓS A AÇÃO DA FORÇA. ASSINALE A OPÇÃO QUE REVELA O VALOR
DA VELOCIDADE DO PEDAÇO QUE SE DESPRENDE, CONSIDERANDO A MASSA INICIAL DO CORPO
COMO 0,1 KG.
A) 3, 6m/s
B) 9, 9m/s
C) 11,7m/s
D) 12,5m/s
GABARITO
1. Em um jogo de bilhar, o jogador oferece à bola branca de 0,250kg um impulso de 0,5N.s. Essa bola, então, colide com a bola
preta, de mesma massa. Após essa colisão, a bola branca continua a se deslocar na mesma direção e sentido, com momento
linear de 0,19N.s. Diante do contexto apresentado, assinale a alternativa que representa a velocidade com a qual a bola preta
se desloca:
A alternativa "A " está correta.
 
Primeiramente, devemos determinar qual a velocidade de deslocamento da bola branca, para definir a velocidade antes da colisão com
a bola preta. Estabeleceremos essa velocidade através da teoria de impulso:
𝐼→⃗=𝑃→−𝑃→0
Como antes da tacada a bola branca estava parada, seu momento linear era 𝑃0=0, assim:
𝐼→=𝑚𝑣→
0,5=0,250𝑣→
𝑣→𝑏𝑜𝑙𝑎 𝑏𝑟𝑎𝑛𝑐𝑎=2𝑚/𝑠
Então, temos como momento linear anterior à colisão (𝑃→1):
𝑃→1=0,250 .2=0,5𝑁.𝑠
Após a colisão, ambas as bolas continuam se locomovendo na mesma direção e sentido. A bola branca com momento linear de
0,19N.s. Porém, não sabemos a velocidade da bola preta, assim, temos que o momento linear total após a colisão é:
𝑃→2=𝑃→𝑏𝑜𝑙𝑎 𝑏𝑟𝑎𝑛𝑐𝑎 𝑎𝑝ó𝑠 𝑎 𝑐𝑜𝑙𝑖𝑠ã𝑜+𝑃→𝑏𝑜𝑙𝑎 𝑝𝑟𝑒𝑡𝑎 𝑎𝑝ó𝑠 𝑎 𝑐𝑜𝑙𝑖𝑠ã𝑜
Já sabemos o momento linear da bola branca, mas não o da bola preta, então:
�𝑃→2=0,19+0,250 . 𝑣→2 𝑏𝑜𝑙𝑎 𝑝𝑟𝑒𝑡𝑎
Assim, pelo princípio da conservação do momento linear, temos:
�𝑃→1=𝑃→2
0,5=0,19+0,250 . 𝑣→2 𝑏𝑜𝑙𝑎 𝑝𝑟𝑒𝑡𝑎
𝑣→2 𝑏𝑜𝑙𝑎 𝑝𝑟𝑒𝑡𝑎=124m/s
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2. Um corpo está se locomovendo com uma velocidade constante de 3m/s, quando uma força de 0,087N age sobre ele, na
mesma direção e sentido do vetor velocidade, por 10 segundos, porém, durante a ação da força, por conta do atrito, o corpo
perde 10% de sua massa, na forma de um pequeno pedaço que se desprende com a mesma velocidade que o corpo
/
desenvolve após a ação da força. Assinale a opção que revela o valor da velocidade do pedaço que se desprende,
considerando a massa inicial do corpo como 0,1 kg.
A alternativa "C " está correta.
 
Como temos a informação da força e do período que ela atuou, podemos determinar o impulso causado ao corpo, assim:
𝐼=𝐹∆𝑡
𝐼=0,087.10
𝐼=0,87𝑁.𝑠
Sabemos que o impulso também pode ser descrito como:
𝐼=𝑃1−𝑃0
0,87=𝑃1−𝑚0𝑣0
𝑃1=0,87+3 . 0,1=1,17𝑁.𝑠 (𝐼)
Uma vez que a velocidade de deslocamento antes da ação da força é 3m/s.
Continuando:
𝑃1=𝑚1𝑐𝑜𝑟𝑝𝑜 𝑣1𝑐𝑜𝑟𝑝𝑜+𝑚1𝑝𝑒𝑑𝑎ç𝑜 𝑣1𝑝𝑒𝑑𝑎ç𝑜
A massa do pedaço é de 0,1m0= 0,01kg e a massa do corpo após a ação da força é 0,9m0 = 0,09kg, assim:
𝑃1=0,09𝑣+0,01𝑣=0,1𝑣 (𝐼𝐼)
Note que o enunciado informa que 𝑣1𝑐𝑜𝑟𝑝𝑜=𝑣1𝑝𝑒𝑑𝑎ç𝑜. Para facilitar a notação, ambas foram chamadas de 𝑣. Então, igualaremos (I) a
(II), assim:
0,1𝑣=1,17
𝑣=11,7𝑚/𝑠
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COLISÕES
As colisões fazem parte do nosso cotidiano. Moléculas de oxigênio que compõem o ar que respiramos estão o tempo todo se chocando
umas com as outras.
Se você parar para pensar, em nossos corpos, o tempo inteiro, também estão ocorrendo colisões, por exemplo, entre as pálpebras em
um piscar de olhos, entre os dedos que se chocam ao gesticularmos, entre os dentes ao mastigarmos, entre a língua e o resto da boca
etc.
Diante de tantos exemplos, é importante entendermos a mecânica da colisão entre corpos.
/
COLISÃO ENTRE CORPOS
As colisões podem ser de caráter elástico, parcialmente elástico e inelástico.
 Clique nos tipos de colisão.
COLISÃO ELÁSTICA
Dizemos que uma colisão é elástica quando toda a energia se conserva. Neste caso, temos a transferência completa de um corpo para
o outro, sem nenhum tipo de perda por calor, som, atrito, deformação do corpo ou perdas de massa.
COLISÃO PARCIALMENTE ELÁSTICA
Dizemos que uma colisão é parcialmente elástica quando somente parte da energia é transferida de um corpo para outro.
COLISÃO INELÁSTICA
Dizemos que a colisão é inelástica quando, ao se chocarem, os corpos grudam um no outro, e passam a se locomover juntos.
A Física classifica esses três tipos de colisão através do coeficiente de restituição (e).
COLISÃO ELÁSTICA
 
Fonte: Por andrewvect / Shutterstock
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COLISÃO PARCIALMENTE ELÁSTICA
 
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COLISÃO INELÁSTICA
 
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COEFICIENTE DE RESTITUIÇÃO
O coeficiente de restituição é uma grandeza adimensional dependente das velocidades relativas de aproximação e afastamento, sendo
definida como:
çã
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Essas velocidades relativas correspondem ao instante um pouco antes da colisão e um pouco depois da colisão. Através desse
coeficiente, conseguimos entender se houve conservação da energia totalmente, parcialmente, ou se houve completa dissipação da
energia cinética.
/
 ATENÇÃO!
Se a velocidade relativa de afastamento for igual à velocidade relativa de aproximação, a razão na equação (15) resultará em 1. Nesse
caso, temos a total conservação da energia cinética total do sistema observado.
Para compreender este fenômeno, considere uma mesa de bilhar onde somente existem duas bolas, uma branca e outra preta, de
mesma massa m.
A bola branca se aproxima da bola preta que está parada, com velocidade v, choca-se com a bola preta e então fica parada, enquanto a
bola preta passa a se movimentar, afastando-se da bola branca, também com velocidade v.
 
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Vamos analisar matematicamente.
Antes da colisão, temos a bola branca se movendo e a bola preta parada. Então, a energia cinética total do sistema é:
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Como a bola preta está parada e a bola branca possui massa m e velocidade v:
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Logo após a colisão, a bola branca para, e a bola preta de massa m passa a se mover com velocidade v, dessa forma:
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Note que, nesse caso, tanto a energia cinética inicial do sistema como a energia cinética final do sistema possuem o mesmo valor, que é
, o que demonstra que a energia cinética se conservou.
Agora, vamos avaliar o fator de restituição. Antes da colisão, a bola branca se move com velocidade v se aproximando da bola preta
que está parada. Logo, a velocidade de aproximação é v.
Após a colisão, a bola branca fica parada e a bola preta se afasta da bola branca com velocidade v. Logo, a velocidade de afastamento
é v. Então, o fator de restituição é:
/
 ATENÇÃO!
Esse resultado indica que a colisão é perfeitamente elástica, pois há a completa conservação da energia cinética do sistema. Note que o
sistema é constituído pelos dois corpos.
Agora, se a velocidade relativa de afastamento for menor do que a velocidade relativa de aproximação há uma colisão parcialmente
elástica, pois, neste caso, não há conservação total da energia cinética, mas apenas parcial. Então, o coeficiente de restituição possui
um valor entre 0 e 1:
0 < 𝑒 < 1 (19)
Vamos voltar a considerar as duas bolas de bilhar branca e preta de mesma massa. Considere agora que a bola de bilhar branca se
aproxima da bola de bilhar preta, inicialmente parada, com velocidade de 2v.
Daí, então, a bola de bilhar branca se choca com a bola de bilhar preta, e ambas passam a se mover na mesma direção e sentido, com
velocidades .
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Fonte: Por andrewvect / Shutterstock
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Essa direção e sentido são os mesmos nos quais a bola branca se movia antes da colisão. Pois bem, vamos analisar a energia cinética
do sistema. Primeiro, temos a bola branca se movendo com velocidade 2v e a bola preta parada. Assim:
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Como a bola preta está parada e a bola branca possui massa m e velocidade 2v:
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Logo após a colisão, a bola branca continua se movendo na mesma direção e sentido, porém, agora, com a velocidade v/2, e a bola
preta de massa m passa a se mover também com velocidade 3v/2. Dessa forma:
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 ATENÇÃO!
/
Note que a energia cinética final do sistema corresponde à metade da energia cinética inicial do sistema, o que indica a perda parcial de
energia. Vamos agora analisar o coeficiente de restituição.
Antes da colisão, a bola branca se aproxima da bola preta, que está parada, com velocidade 2v, logo, sua velocidade de aproximação é
2v.
Já após a colisão, a bola branca se move com velocidade v/2 e a bola preta com velocidade 3v/2, o que faz a velocidade relativa de
afastamento ser:
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Desta forma, o coeficiente de restituição é:
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UMA COLISÃO INELÁSTICA, OU COMO TAMBÉM É CHAMADA,
COLISÃO PLÁSTICA, É UMA COLISÃO EM QUE OS CORPOS SE
UNEM E PASSAM A SE MOVIMENTAR JUNTOS. ENTÃO, MESMO QUE
HAJA UMA ENERGIA CINÉTICA FINAL REFERENTE AO MOVIMENTO
DOS DOIS CORPOS UNIDOS, A VELOCIDADE DE AFASTAMENTO É
NULA, O QUE FAZ O COEFICIENTE DE RESTITUIÇÃO SER NULO. 
 
Voltemos a analisar as duas bolas branca e preta, ambas com massa m.
Vamos considerar que a bola branca se aproxima da bola preta que está parada com velocidade v, colide com a bola preta e que, logo
após a colisão, ambas continuam se movimentando na mesma direção e sentido, porém, agora, com velocidade v/10 cada uma.
 
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/
 
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Nessa situação, a velocidade relativa de aproximação é v, porém a velocidade relativa de afastamento é 0. Vamos ver:
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Desta maneira:
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Vamos analisar agora a energia cinética do sistema nesse caso. De maneira análogaaos dois casos anteriores:
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Logo após a colisão, as bolas se unem e passam a se mover juntas com velocidade v/10, assim:
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Você consegue enxergar o quão menor a energia cinética final é do que a energia cinética inicial?
Devido à colisão ser inelástica, a energia cinética final é 50 vezes menor do que a energia cinética inicial, ou seja: 𝐸=𝐸_0/50.
Apesar de muito útil, o fator de restituição é um fator de análise qualitativa, fornecendo a você somente a informação se houve
conservação da energia cinética total, parcial ou completa dissipação da energia.
A tabela abaixo resume as condições do coeficiente de restituição:
Coeficiente de restituição Relação entre as velocidades relativas Tipo de colisão
e = 1 𝑣𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑓𝑎𝑠𝑡𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = 𝑣𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑝𝑟𝑜𝑥𝑖𝑚𝑎çã𝑜 Elástica
/
Coeficiente de restituição Relação entre as velocidades relativas Tipo de colisão
0 < e < 1 𝑣𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑓𝑎𝑠𝑡𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 < 𝑣𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑝𝑟𝑜𝑥𝑖𝑚𝑎çã𝑜 Parcialmente elástica
e = 0 𝑣𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑓𝑎𝑠𝑡𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = 0 Inelástica ou plástica
Tabela 1: Resumo das condições do coeficiente de restituição.
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CONDIÇÕES RELEVANTES PARA ANÁLISE DE COLISÕES
Apesar de o coeficiente de restituição ser uma poderosa ferramenta, ele não lhe permite realizar uma análise quantitativa. Somente
qualitativa. Para analisar as reais condições de uma colisão, é necessário levar em consideração dois fenômenos físicos.
O primeiro é o princípio da conservação da energia cinética do sistema
O segundo é o princípio da conservação do momento linear do sistema.
Com essas duas informações, é realizável montar um sistema possível e determinado (S.P.D.) para poder retirar informações
importantes, como velocidades e valores de massa.
TEORIA NA PRÁTICA
Vamos considerar novamente as duas bolas de bilhar branca e preta.
Consideremos que, antes da colisão, a bola branca se movia com velocidade v, e a bola preta estava parada. Lembre-se de que as
massas de ambas as bolas são iguais a m.
Após a colisão, a bola branca muda o seu sentido de deslocamento e retorna com uma velocidade v1.
MÃO NA MASSA
1. EM UMA COLISÃO, A VELOCIDADE DE APROXIMAÇÃO ENTRE DOIS CORPOS É DE 650M/S E A DE
AFASTAMENTO É DE 300M/S. O COEFICIENTE DE RESTITUIÇÃO DA COLISÃO É IGUAL A:
A) 0,44
/
B) 0,45
C) 0,46
D) 0,47
GABARITO
1. Em uma colisão, a velocidade de aproximação entre dois corpos é de 650m/s e a de afastamento é de 300m/s. O coeficiente
de restituição da colisão é igual a:
2. EM UMA COLISÃO, A VELOCIDADE DE AFASTAMENTO É DE 0,20M/S E O COEFICIENTE DE
RESTITUIÇÃO É 0,99. A VELOCIDADE DE APROXIMAÇÃO É IGUAL A:
A) 0,19m/s
B) 0,20m/s
C) 0,21m/s
D) 0,22m/s
GABARITO
2. Em uma colisão, a velocidade de afastamento é de 0,20m/s e o coeficiente de restituição é 0,99. A velocidade de
aproximação é igual a:
A alternativa "B " está correta.
Solução:
𝑒=| 𝑣𝑎𝑓𝑎𝑠𝑡𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 || 𝑣𝑎𝑝𝑟𝑜𝑥𝑖𝑚𝑎çã𝑜 | 
0,99=0,2| 𝑣𝑎𝑝𝑟𝑜𝑥𝑖𝑚𝑎çã𝑜 | 
| 𝑣𝑎𝑝𝑟𝑜𝑥𝑖𝑚𝑎çã𝑜 |=0,20m/s
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3. DUAS BOLAS ESTÃO SE LOCOMOVENDO UMA EM DIREÇÃO A OUTRA. A PRIMEIRA BOLA TEM
VELOCIDADE IGUAL A 4M/S E A SEGUNDA VELOCIDADE DE -3M/S. APÓS A COLISÃO, A PRIMEIRA
BOLA PASSA A SE MOVER COM VELOCIDADE DE -1M/S E A SEGUNDA COM VELOCIDADE DE 2,5M/S. O
COEFICIENTE DE RESTITUIÇÃO DESSA COLISÃO PARCIALMENTE ELÁSTICA É IGUAL A:
A) 0,5
/
B) 0,4
C) 0,3
D) 0,2
GABARITO
3. Duas bolas estão se locomovendo uma em direção a outra. A primeira bola tem velocidade igual a 4m/s e a segunda
velocidade de -3m/s. Após a colisão, a primeira bola passa a se mover com velocidade de -1m/s e a segunda com velocidade
de 2,5m/s. O coeficiente de restituição dessa colisão parcialmente elástica é igual a:
4. UM CORPO DE MASSA M SE APROXIMA DE UM CORPO DE MASSA M QUE ESTÁ PARADO COM
VELOCIDADE DE 1M/S. AO COLIDIREM, O CORPO DE MASSA M SE MOVE COM VELOCIDADE DE –
(0,5)M/S E O CORPO DE MASSA M COM VELOCIDADE DE 0,5M/S. O COEFICIENTE DE RESTITUIÇÃO
DESSA COLISÃO É IGUAL A:
A) 1
B) 0,98
C) 0,96
D) 0,5
GABARITO
4. Um corpo de massa m se aproxima de um corpo de massa M que está parado com velocidade de 1m/s. Ao colidirem, o corpo
de massa m se move com velocidade de –(0,5)m/s e o corpo de massa M com velocidade de 0,5m/s. O coeficiente de
restituição dessa colisão é igual a:
A alternativa "A " está correta.
Solução:
𝑒=| 𝑣𝑎𝑓𝑎𝑠𝑡𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 || 𝑣𝑎𝑝𝑟𝑜𝑥𝑖𝑚𝑎çã𝑜 | 
𝑣𝑎𝑝𝑟𝑜𝑥𝑖𝑚𝑎çã𝑜=1−0=1𝑚/𝑠
| 𝑣𝑎𝑓𝑎𝑠𝑡𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 |=0,5—0,5=1𝑚/𝑠
𝑒=0,50,5=1
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/
5. UMA MASSA DE 45KG VIAJA A 32KM/H, QUANDO COLIDE COM UM CORPO DE MASSA M QUE
ESTAVA PARADO. APÓS A COLISÃO, O CORPO DE MASSA M SE LOCOMOVE COM VELOCIDADE DE
1M/S. QUAL DEVE SER A MASSA M PARA QUE A COLISÃO SEJA COMPLETAMENTE ELÁSTICA?
A) 100,20kg
B) 530,10kg
C) 200,16kg
D) 1.000,00kg
GABARITO
5. Uma massa de 45kg viaja a 32km/h, quando colide com um corpo de massa M que estava parado. Após a colisão, o corpo de
massa M se locomove com velocidade de 1m/s. Qual deve ser a massa M para que a colisão seja completamente elástica?
6. UM PROJÉTIL DE MASSA 300G SE APROXIMA DE UMA PLACA DE MADEIRA DE MASSA 6KG, COM
VELOCIDADE DE 780M/S. AO ATINGIR ESSA PLACA, O PROJÉTIL SE ALOJA NELA E ARRASTA A PLACA
POR 5CM, EM UM INTERVALO DE TEMPO DE 0,39S. PODEMOS AFIRMAR QUE O SEU COEFICIENTE DE
RESTITUIÇÃO É IGUAL A:
A) 1
B) 0,66
C) 0,33
D) 0,00
GABARITO
6. Um projétil de massa 300g se aproxima de uma placa de madeira de massa 6kg, com velocidade de 780m/s. Ao atingir essa
placa, o projétil se aloja nela e arrasta a placa por 5cm, em um intervalo de tempo de 0,39s. Podemos afirmar que o seu
coeficiente de restituição é igual a:
A alternativa "D " está correta.
Solução:
Como o projétil se aloja, temos uma colisão completamente elástica, devido ao fato de não haver velocidade de afastamento. Assim:
𝑒=| 𝑣𝑎𝑓𝑎𝑠𝑡𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 || 𝑣𝑎𝑝𝑟𝑜𝑥𝑖𝑚𝑎çã𝑜 | =0780=0
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VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. CONSIDERE UMA BOLA QUICANDO. ESSA BOLA É ABANDONADA DE UMA ALTURA DE 1,50M, BATE
NO CHÃO E ENTÃO RETORNA A UMA ALTURA DE 1,45M. PODEMOS AFIRMAR SOBRE ESSA COLISÃO
QUE ELA É:
A) Totalmente elástica, uma vez que a bola é feita de um material elastômero, e esses materiais sempre conservam a energia.
B) Totalmente inelástica, pois a bola precisa se deformar para poder quicar.
C) Totalmente elástica, pois a velocidade de aproximação da bola com o chão é igual à velocidade de afastamento da bola com o chão.
D) Parcialmente elástica, pois o fato de a bola retornar a uma altura máxima mais baixa do que a altura que ela foi largada indica perda
de parte da energia inicial.
2. UMA BOLA DE 400G SE LOCOMOVE A UMA VELOCIDADE DE 20M/S QUANDO SE CHOCA COM UM
CUBO DE 550G, QUE ESTÁ PARADO. DESCONSIDERANDO O ATRITO, ASSINALE A OPÇÃO QUE
APRESENTA RESPECTIVAMENTE AS VELOCIDADES DA BOLA E DO CUBO APÓS A COLISÃO:
A) 0m/s e 20m/s
B) – 20m/s e 0m/s
C) 2,87m/s e -16,84m/s
D) -2,87m/s e 16,84m/s
GABARITO
1. Considere uma bola quicando. Essa bola é abandonada de uma altura de 1,50m, bate no chão e então retorna a uma altura
de 1,45m. Podemos afirmar sobre essa colisão que ela é:
A alternativa "D " está correta.
 
Quando a bola é largada, ela possui energia potencial, que se transforma toda em energia cinética no momento da colisão com o chão.
Então, se essa energia fosse conservada, a bola deveria retornar a uma altura igual a 1,50m. Como essa energia não foi conservada, a
velocidade de afastamento da bola em relação ao chão é menor do que a velocidade de aproximação.
2. Uma bolade 400g se locomove a uma velocidade de 20m/s quando se choca com um cubo de 550g, que está parado.
Desconsiderando o atrito, assinale a opção que apresenta respectivamente as velocidades da bola e do cubo após a colisão:
A alternativa "D " está correta.
 
Antes da colisão, temos energia e momento do sistema como:
𝐾0=𝑚𝑣22=0,4 .2022=80𝐽
𝑃0=𝑚𝑣=0,4 .20=8 𝑁.𝑠
Após a colisão:
𝐾=0,4 𝑣2𝑏𝑜𝑙𝑎2+0,55 𝑣2𝑐𝑢𝑏𝑜2
/
𝑃=0,4 𝑣𝑏𝑜𝑙𝑎+0,55 𝑣𝑐𝑢𝑏𝑜
Utilizando o princípio de conservação e montando o sistema, temos:
0,4𝑣2𝑏𝑜𝑙𝑎2+0,55𝑣2𝑐𝑢𝑏𝑜2=80 (I)0,4𝑣𝑏𝑜𝑙𝑎+0,55 𝑣𝑐𝑢𝑏𝑜=8 (II)
Isolando 𝑣𝑏𝑜𝑙𝑎 em (II) e substituindo em (I), temos:
0,48−0,55 𝑣𝑐𝑢𝑏𝑜0,422+0,55 𝑣𝑐𝑢𝑏𝑜2=80
𝑣𝑐𝑢𝑏𝑜=16,84 𝑚/𝑠
Substituindo esse resultado em (II), temos:
𝑣𝑏𝑜𝑙𝑎=−2,87 𝑚/𝑠
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
CONCLUSÃO
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Identificamos aqui o conceito de momento linear, o qual se remete ao produto da massa pela velocidade desenvolvida por um objeto.
Observamos que essa grandeza é vetorial e que a sua variação em função do tempo nos leva à Segunda Lei de Newton. Verificamos
também que o impulso é a variação do momento linear em relação ao tempo, e que ele é definido considerando o momento linear final e
o momento linear inicial do corpo em movimento.
Consideramos que o momento linear é conservativo em um caso em que a força resultante é nula, e que também podemos aplicar essa
teoria na quantificação de massa ou velocidade em pares ação-reação, como no caso do atirador de elite. Por fim, percebemos que o
conceito de momento linear e sua conservação é útil para as aplicações reais de perícia, como em acidentes de carro.
REFERÊNCIAS
CUTNELL, John D. et al. Física. 9. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2016. v. 1.
HALLIDAY, David. et al. Fundamentos de Física. 10. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2016, v. 1.
MOSSMANN, V. L. F. et al. Determinação dos Coeficientes de Atrito Estático e Cinético Utilizando-se a Aquisição Automática de
Dados. In: Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo, 2002. v. 24, n. 2, p. 146-149.
PEIXOTO, Paulo. Qual é a expressão correta para o trabalho realizado pela força de atrito cinético? In: Revista Brasileira de
Ensino de Física, São Paulo, 2018, v. 41, n. 1, p. 1-9, 6.
TIPLER, Paul A.; MOSCA, Gene. Física para Cientistas e Engenheiros. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2014. v. 1.
/
EXPLORE+
Para saber mais sobre os assuntos explorados neste tema, leia:
Investigando o impulso em crash tests utilizando vídeo-análise. In: Revista Brasileira de Ensino de Física. São Paulo: 2014. v.
36, n. 1. Para verificar uma aplicação da teoria de impulso em colisões.
Proposta experimental do estudo de colisões entre bolas de borracha e superfície plana. In Revista Brasileira de Ensino de
Física. São Paulo: 2017. v. 40, n. 2. Sobre colisão entre dois corpos.
Uma discussão sobre o coeficiente de restituição. In Revista Brasileira de Ensino da Física. São Paulo: 2017. v. 39, n. 4. Sobre
as colisões e a importância do coeficiente de restituição.
CONTEUDISTA
Gabriel Burlandy Mota de Melo
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