Questão 105 · Física: Quantidade de movimento, impulso e colisões
Em um autódromo, os carros podem derrapar em uma curva e bater na parede de proteção. Para diminuir o impacto de uma batida, pode-se colocar na parede uma barreira de pneus, isso faz com que a colisão seja mais demorada e o carro retorne com velocidade reduzida. Outra opção é colocar uma barreira de blocos de um material que se deforma, tornando-a tão demorada quanto a colisão com os pneus, mas que não permite a volta do carro após a colisão.
Comparando as duas situações, como ficam a força média exercida sobre o carro e a energia mecânica dissipada?
- A) A força é maior na colisão com a barreira de pneus, e a energia dissipada é maior na colisão com a barreira de blocos.
- B) A força é maior na colisão com a barreira de blocos, e a energia dissipada é maior na colisão com a barreira de pneus.
- C) A força é maior na colisão com a barreira de blocos, e a energia dissipada é a mesma nas duas situações.
- D) A força é maior na colisão com a barreira de pneus, e a energia dissipada é maior na colisão com a barreira de pneus.
- E) A força é maior na colisão com a barreira de blocos, e a energia dissipada é maior na colisão com a barreira de blocos.
Marque a alternativa correta:
Gabarito: A
Gabarito definitivo divulgado pela banca INEP (ENEM 2022).
Comentário
Gabarito: A.
O principal conceito é o teorema do impulso: a variação da quantidade de movimento é igual ao impulso da força, ΔQ = F·Δt. Nas duas barreiras, o tempo de colisão é o mesmo (são igualmente demoradas). Logo, quem tiver maior variação de quantidade de movimento terá maior força média.
Barreira de pneus: o carro volta com velocidade reduzida, ou seja, a velocidade muda de sentido. A variação ΔQ é maior, portanto a força média é maior.
Barreira de blocos: o carro não volta, para. A variação de quantidade de movimento é menor, logo a força média é menor.
Energia dissipada: pneus devolvem parte da energia (o carro sai com velocidade). Blocos deformam-se e absorvem a energia, e o carro para. Assim, toda a energia cinética é dissipada na barreira de blocos, que é maior.
Portanto: força maior com pneus e energia dissipada maior com blocos (alternativa A).
Por que as outras estão erradas:
- (B) Inverte as duas conclusões: a força é maior com pneus, não com blocos.
- (C) A energia dissipada não é igual, pois o carro retorna na barreira de pneus.
- (D) A energia dissipada é maior com blocos, porque o carro para totalmente.
- (E) Força maior com blocos contradiz ΔQ maior com pneus.
Dica Enem: Compare sempre a variação da velocidade (se o objeto volta ou para). Se o objeto rebate, a variação da quantidade de movimento é maior, então a força média também é.
Fundamentos: Impulso e quantidade de movimento (teorema do impulso) · Força média em colisões · Energia mecânica dissipada em colisões inelásticas
Comentário gerado pela Cravei IA a partir do enunciado e do gabarito definitivo divulgado pela banca, e conferido por uma verificação automática. A IA pode errar: o gabarito oficial sempre prevalece.
Fonte: prova INEP ENEM 2022 (Enem — 2º dia (Ciências da Natureza e suas Tecnologias e Matemática e suas Tecnologias)), questão 105, com o gabarito definitivo da banca. Comentário: Equipe Cravei · como fazemos e revisamos.