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Quantidade de movimento e colisões: guia de estudo

Ideias principais

A quantidade de movimento é massa vezes velocidade. Numa colisão ou explosão sem forças externas, a quantidade de movimento total do sistema se conserva, mesmo que a energia cinética não se conserve.

  • O impulso é a força vezes o tempo em que ela atua e é igual à variação da quantidade de movimento: FΔt = Δp.
  • Numa colisão perfeitamente inelástica os objetos ficam unidos e se movem com v′ = (m₁v₁ + m₂v₂) ÷ (m₁ + m₂).
  • Numa colisão elástica se conservam tanto a quantidade de movimento quanto a energia cinética.
  • A quantidade de movimento é um vetor. Atribua sinais às direções, por exemplo direita positivo e esquerda negativo, antes de somar.

Equações principais

  • p = mv
  • J = FΔt = Δp
  • m₁v₁ + m₂v₂ = m₁v₁′ + m₂v₂′
  • v′ = (m₁v₁ + m₂v₂) ÷ (m₁ + m₂) (perfectly inelastic)

Exemplo resolvido

Um carro de 1000 kg a 20 m/s bate em outro de 1000 kg parado e eles ficam unidos. Antes: 1000 × 20 = 20 000 kg·m/s. Depois: 2000 × v′ = 20 000, logo v′ = 10 m/s. A energia cinética cai de 200 kJ para 100 kJ, ou seja, metade se perdeu em deformação e calor.

Erros comuns

  • Somar quantidades de movimento sem sinais, de modo que uma velocidade para a esquerda seja contada como se fosse para a direita.
  • Supor que a energia cinética se conserva em toda colisão. Ela só se conserva nas elásticas.
  • Usar a massa de apenas um objeto quando os objetos ficam unidos.

Prática

Teste-se com perguntas de prática sobre este tema: Quantidade de movimento e colisões

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