Submódulo 4: Conservação do momento linear e colisões
| Site: | Lumina |
| Curso: | Física do Ensino Médio: ENEM em Foco |
| Livro: | Submódulo 4: Conservação do momento linear e colisões |
| Impresso por: | Usuário visitante |
| Data: | quarta-feira, 17 set. 2025, 21:05 |
Descrição
Neste submódulo estudamos impulso, momento linear (quantidade de movimento) e a conservação do momentum em colisões. Abordamos o teorema do impulso (Δp = I), colisões unidimensionais (elásticas e inelásticas), colisões bidimensionais e o papel do centro de massa. O foco é desenvolver estratégias práticas para resolver questões do ENEM e outras bancas: identificar sistemas isolados, projetar vetores, usar conservação de p e, quando aplicável, conservação de energia cinética. Incluímos exemplos de concurso, diagramas de resolução e sugestões de estudo orientadas para aprovação.
Impulso e Momento Linear — Fundamentos para o ENEM
🎯 Impulso e Momento Linear: por que importa para o ENEM
Nós vamos começar contando a história do impulso: por que uma batida curta muda tanto a velocidade? O impulso I é definido como o produto da força média pelo intervalo de tempo que ela atua; por outro lado, a quantidade de movimento (momento linear) p = m·v muda exatamente na mesma grandeza — o teorema do impulso: Δp = I. (1)
Essa relação é a ponte entre as leis de Newton e problemas de colisão: a segunda lei pode ser escrita em termos de momento linear e explica porque forças de curta duração (choques) são tratadas por impulsos. (2)
📋 Edital: Impulso e momento linear - Peso: médio | Frequência nas provas: alta (ENEM costuma cobrar interpretação e aplicação em contextos reais).
📚 Estratégia: Técnica "Mapa-Exemplo" - Como aplicar: 1) Identifique sistema isolado; 2) Escreva p_total antes = p_total depois; 3) Verifique energia cinética se for colisão elástica; 4) Faça diagramas de vetores. | Tempo sugerido: 15–25 min por tópico em revisão ativa.
Lembra que vimos forças e aceleração nos submódulos anteriores? Use esse conhecimento para estimar direção do impulso quando houver forças externas pequenas. Em problemas do ENEM, a questão quase sempre pede raciocínio e interpretação mais que contas extensas — portanto marque unidades e sinais. (3)
Atividade rápida: Resolva em 10 min: um carro de 800 kg passa de 20 m/s a 30 m/s. Calcule o impulso recebido e a força média se a aceleração durou 5 s. (Use Δp = mΔv e I = F·Δt.)
Para ser aprovado, domine unidades: N·s e kg·m/s são equivalentes; marque sempre o referencial e o sinal. Mapear o problema antes de calcular reduz erros de sinal. (1)
Resumo curto: Impulso = variação do momento linear; em sistemas isolados, o somatório de p é constante — ferramenta central para resolver colisões e transferências rápidas de velocidade. (2)
Colisões em 1D: elásticas, inelásticas e técnica de resolução
🔁 Colisões em 1D: elásticas, inelásticas e estratégia de resolução
Por que distinguir elasticidade? Porque somente em colisões elásticas a energia cinética do sistema se conserva além do momento linear — em colisões inelásticas parte da energia vira som, calor ou deformação. (1)
Em 1D, as equações-chave que usamos com frequência são:
- Conservação do momento: m1 v1i + m2 v2i = m1 v1f + m2 v2f. (2)
- Se elástica: Ec_total antes = Ec_total depois, ou seja ½ m1 v1i2 + ½ m2 v2i2 = ½ m1 v1f2 + ½ m2 v2f2. (2)
Exemplo de concurso (adaptado): um vagão A de 10.000 kg a 0,4 m/s colide com vagão B de 20.000 kg em repouso; após o choque A para. Calcule Ec final do vagão B. Raciocínio: pela conservação do momentum, 10.000·0,4 = 20.000·vB ⇒ vB=0,2 m/s; então Ec = ½·20.000·(0,2)2 = 400 J. (3)
🧠 Reflita: Se o enunciado afirma que os corpos "ficam juntos" use colisão perfeitamente inelástica (m1v1i+m2v2i=(m1+m2)v_f). Em provas como ENEM, muita informação é contextual — traduza as palavras no enunciado para o modelo físico correto. (3)
📋 Edital: Colisões 1D e coeficiente de restituição - Peso: médio | Frequência nas provas: média-alta.
Simulado curto (10 min): Resolva 3 questões de provas anteriores sobre colisões 1D (sugestão: ENEM 2010/2011 + Fuvest adaptada). Cronometre e depois revise os passos usando o diagrama acima.
Dica de banca: CESPE/CEBRASPE tende a cobrar interpretação e aplicar verdadeiro/falso; já bancas como FUVEST exigem cálculos diretos — ajuste sua prática conforme a banca alvo. (3)
Colisões 2D, Centro de Massa e Estratégias de Prova
📐 Colisões em 2D, centro de massa e estratégias para o dia da prova
Quando corpos colidem com componentes em duas direções, aplicamos conservação do momentum separadamente em cada eixo (x e y): Σpx antes = Σpx depois; Σpy antes = Σpy depois. Essa projeção é a base para resolver problemas vetoriais de ENEM. (1)
O centro de massa do sistema se move como se toda a massa estivesse concentrada ali; em colisões internas o movimento do centro de massa não muda se não houver forças externas. Isso ajuda a prever vetores resultantes e ângulos sem calcular cada detalhe. (2)
📚 Estratégia de prova: 'Reduza e projete' — Passos: 1) Escolha e desenhe eixos alinhados com velocidades conhecidas; 2) Projete as velocidades iniciais; 3) Use Σpx e Σpy; 4) Calcule módulo e ângulo do vetor resultante. | Tempo sugerido: 12–20 min por questão típica de ENEM.
Exemplo prático (ENEM-style): duas esferas colidem e ficam juntas; a velocidade final vetorial é dada por (m1v1 + m2v2)/(m1+m2) e o ângulo por tanθ = vy/vx. A visualização vetorial evita erros de sinal. (3)
Simulado direcionado: Resolva 5 questões de ENEM e outras bancas focando em colisões 2D em 50 minutos: 3 questões de provas anteriores (baixar no INEP) + 2 questões de cursinhos; gabaritar em ≥70% indica boa preparação. Em seguida, faça análise de erros por categoria (sinais, projeções, unidades).
📋 Edital: Colisões 2D e centro de massa - Peso: baixo-médio | Frequência nas provas: média.
Por fim, dicas práticas para o dia da prova: elimine alternativas óbvias (unidades erradas, sinais invertidos); divida o tempo: perguntas de física ~2–3 min de leitura/interpret. Se em dúvida, escolha a alternativa que melhor respeita conservação vetorial; marque e retorne se necessário. Para ser aprovado, pratique diagramas vetoriais e revisões rápidas com provas do INEP. (1)(2)
🎯 Exercícios
🎯 Exercícios: Conservação do momento linear e colisões
Teste seus conhecimentos com estas questões de múltipla escolha. Cada questão tem apenas uma resposta correta.
Em termos de vetores, qual afirmação está correta sobre impulso I e a variação do momento Δp de um corpo cuja massa é constante?
Em uma colisão bidimensional entre dois corpos, qual é a condição correta para conservar o momentum?
Ao ler: 'ficam juntos' no enunciado de uma colisão, isso indica qual tipo de colisão?
Em um sistema isolado onde ocorrem colisões internas, o que acontece com o centro de massa?
Qual prática ajuda a evitar erros de sinal ao aplicar a conservação do momentum em provas?