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Física

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Duas esferas de aço A e B, de mesma massa, estão sobre uma superfície horizontal lisa. A esfera inicialmente em repouso, é atingida obliquamente pela esfera A, que se movia com velocidade de 2,0 m/s. Após a colisão, A passa a se mover com velocidade de 1,5 m/s, formando um ângulo de 30° com a direção inicial.
Determine a velocidade adquirida por B.
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Estudo Através de Questões

há 2 meses

Respostas

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há 2 meses

Para resolver essa questão, vamos aplicar a conservação da quantidade de movimento (ou momento linear) nas direções x e y. 1. Dados do problema: - Massa das esferas: \( m_A = m_B \) (mesma massa) - Velocidade inicial da esfera A: \( v_{A_i} = 2,0 \, m/s \) - Velocidade final da esfera A: \( v_{A_f} = 1,5 \, m/s \) (formando um ângulo de 30°) - Velocidade inicial da esfera B: \( v_{B_i} = 0 \, m/s \) 2. Componentes da velocidade da esfera A após a colisão: - Componente x: \( v_{A_{fx}} = v_{A_f} \cdot \cos(30°) = 1,5 \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} \approx 1,299 \, m/s \) - Componente y: \( v_{A_{fy}} = v_{A_f} \cdot \sin(30°) = 1,5 \cdot \frac{1}{2} = 0,75 \, m/s \) 3. Conservação da quantidade de movimento na direção x: \[ m_A \cdot v_{A_i} = m_A \cdot v_{A_{fx}} + m_B \cdot v_{B_{fx}} \] Como as massas são iguais, podemos simplificar: \[ 2,0 = 1,299 + v_{B_{fx}} \] \[ v_{B_{fx}} = 2,0 - 1,299 \approx 0,701 \, m/s \] 4. Conservação da quantidade de movimento na direção y: \[ 0 = m_A \cdot v_{A_{fy}} + m_B \cdot v_{B_{fy}} \] Simplificando novamente: \[ 0 = 0,75 + v_{B_{fy}} \] \[ v_{B_{fy}} = -0,75 \, m/s \] 5. Calculando a velocidade resultante da esfera B: Agora, podemos calcular a velocidade resultante de B usando o teorema de Pitágoras: \[ v_B = \sqrt{v_{B_{fx}}^2 + v_{B_{fy}}^2} \] \[ v_B = \sqrt{(0,701)^2 + (-0,75)^2} \approx \sqrt{0,491 + 0,5625} \approx \sqrt{1,0535} \approx 1,03 \, m/s \] Portanto, a velocidade adquirida pela esfera B é aproximadamente 1,03 m/s.

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