Conservacao do Momento Linear e Colisoes Elasticas e Inelasticas - Resumo Teorico

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMIÁRIDO CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE PAU DOS FERROS DEPARTAMENTO DECIÊNCIAS EXATAS E NATURAIS LABORATÓRIO DE MECÂNICA CLÁSSICA Profª Thatyara Freire de Souza O momento linear total do sistema formado por dois corpos é conservado se a força total externa que age sobre eles é nulo Uma colisão elástica é uma colisão em que não há nenhuma perda líquida em energia cinética do sistema como resultado da colisão A quantidade de movimento e a energia cinética são grandezas conservadas em colisões elásticas O choque perfeitamente elástico é aquele onde a energia cinética e quantidade de movimento finais depois do choque e a energia cinética e quantidade de movimento iniciais antes do choque são iguais mA mB mB mA VAi VBi VBf VAf Conservação do Momento Linear Conservação da Energia Cinética TIPO DE COLISÃO ENERGIA CINÉTICA QUANTIDADE DE MOVIMENTO PERFEITAMENTE ELÁSTICA Totalmente conservada Conservada PARCIALMENTE ELÁSTICA Parcialmente conservada Conservada INELÁSTICA Dissipada ao máximo Conservada Antes da colisão Depois da colisão I Em uma Colisão Inelástica de dois corpos a energia cinética do sistema não é conservada Se o sistema for fechado e isolado o momento linear total do sistema sempre será conservado II Em uma Colisão Perfeitamente Inelástica os dois corpos se movem juntos após a colisão e têm a mesma velocidade final V Demonstrar que a energia K total depois da colisão inelástica é menor do que antes da colisão As energias K antes e depois da colisão é a razão entre a energia cinética final e inicial é O membro direito é sempre menor do que 1 porque o denominador é sempre maior que o numerador Dois cavaleiros com massas diferentes se deslocam em sentidos contrários em um trilho de ar linear sem atrito Depois da colisão o cavaleiro B se afasta com velocidade final de 20 ms Qual é a velocidade final do cavaleiro A Suponha que na colisão descrita no exemplo anterior os dois cavaleiros não sejam rebatidos mas permaneçam colados após a colisão Calcule a velocidade final e compare a energia cinética inicial com a final Colisões elásticas Quando a energia cinética total do sistema se conserva isto é quando as forças entre os corpos são conservativas Colisões inelásticas Quando a energia cinética total do sistema depois da colisão é menor do que antes Colisões completamente inelásticas Quando os corpos em colisão aderemse e movemse como um só corpo após a colisão Energia cinética sempre é perdida em uma colisão completamente inelástica Nesta atividade iremos abordar o tema de quantidade de movimento momento linear e colisões mecânicas utilizando o simulador virtual PhET onde é possível investigar o comportamento de corpos em colisões elástica inelástica e parcialmente elástica Daremos ênfase às colisões elásticas em uma dimensão e associaremos o conhecimento teórico obtido em sala de aula com atividades de caráter prático e aplicado através de um ambiente virtual que facilita o acesso e a manipulação das ferramentas e dos parâmetros envolvidos nesse tipo de sistema tais como valores de massa e velocidade Acesse o seguinte endereço httpsphetcoloradoedusimshtmlcollisionlablatestcollisionlabptBRhtml No ambiente é possível simular a colisão entre dois objetos e temos a liberdade de trabalhar com ajustes de suas massas e velocidades iniciais Ou seja um dos corpos pode está inicialmente em repouso ou ambos em movimento Dando início ao evento da colisão podemos acompanhar a variação de posição quantidade de movimento centro de massa do sistema velocidade de ambos os corpos etc Faça alguns testes no modo colisão elástica 1D para familiarizarse com o ambiente e associar o evento com o conteúdo estudado Após ajustar os dados iniciais de acordo com a sua escolha procure determinar fazendo os cálculos quais serão os valores finais das velocidades e momentos de cada um dos objetos após a colisão Para isso faça uso da conservação do momento e da energia cinética Apresente seus cálculos e confiracompare com os valores apresentados na simulação m1 v1i P1i m2 v2i P2i v1f P1f v2f P2f Valor Previsto Valor Obtido Ainda no modo colisão elástica 1D selecione o maior valor possível de massa para o objeto 1 e o menor valor possível de massa para o objeto 2 e verifique o que ocorre com a velocidade de cada um deles após a colisão Realize os cálculos para completar a tabela abaixo e em seguida confira os resultados através da simulação m1 kg m2 kg V1i ms V2i ms Ptotal kg ms V1f ms V2f ms 120 120 150 180 180 240 480 130 00 0433 250 390 0850 115 274 510 100 090 460 460 20 20 15 0 25 50 10 0 A energia cinética é uma grandeza escalar e tem como unidade de medida no SI o joule Verifique o que ocorre com o valor da energia cinética total do sistema após a colisão elástica 1D No modo colisão inelástica 1D m1 kg m2 kg V1i ms V2i ms Ptotal kg ms Vf ms 20 20 15 0 30 60 15 075 Ainda no modo colisão inelástica 1D realize a simulação bem como a previsão de cálculos da situação em que a esfera 1 com massa 05kg e velocidade inicial de 1 ms para a direita colide com a esfera 2 que possui massa igual a 15kg e encontrase em repouso Registre seus dados na forma de uma tabela como a anterior Ainda no modo colisão inelástica 1D realize a simulação bem como a previsão de cálculos da situação em que a esfera 1 com massa 4kg e velocidade inicial de 5ms para a direita colide com a esfera 2 que possui massa igual a 1kg movendose para a direita com 3ms Registre seus dados na forma de uma tabela como a anterior Ainda no modo colisão inelástica 1D realize a simulação bem como a previsão de cálculos da situação em que a esfera 1 com massa 1kg e velocidade inicial de 3ms para a direita colide com a esfera 2 que possui massa igual a 2kg movendose para a esquerda com 2ms Registre seus dados na forma de uma tabela como a anterior