FÍSICA - Impulso e colisões

(Fuvest-SP) Um gavião avista, abaixo dele, um melro e, para apanhá-lo, passa a voar verticalmente, conseguindo agarrá-lo. Imediatamente antes do instante em que o gavião, de massa M_G = 300 g, agarra o melro, de massa M_M = 100 g, as velocidades do gavião e do melro são, respectivamente,_G = 80 km/h na direção vertical, para baixo, e _M = 24 km/h na direção horizontal, para a direita, como ilustra a figura a seguir.

Imediatamente após a caça, o vetor velocidade  do gavião, que voa segurando o melro, forma um ângulo α com o plano horizontal tal que tg α é aproximadamente igual a:

(Udesc) Um jogador de futebol, ao cobrar uma falta, chuta a bola de forma que ela deixa seu pé com uma velocidade de 25 m/s. Sabendo que a massa da bola é igual a 400 g e que o tempo de contato entre o pé do jogador e a bola, durante o chute, foi de 0,01 s, a força média exercida pelo pé sobre a bola é igual a:

No gráfico abaixo estão representados dois patinadores se deslocando em uma pista de gelo onde acabam se colidindo e, depois, continuam se movimentando com a velocidade alterada.

Determine a velocidade final do patinador A após a colisão, sabendo que as massas dos dois patinadores são, respectivamente, de 40 kg para o patinador A e 100 kg para o patinador B. Considere a superfície do gelo sem atrito.

(FGV-SP) Um brinquedo muito simples de construir, e que vai ao encontro dos ideais de redução, reutilização e reciclagem de lixo, é retratado na figura abaixo.

A brincadeira, em dupla, consiste em mandar o bólido de 100 g, feito de garrafas plásticas, um para o outro. Quem recebe o bólido mantém suas mãos juntas, tornando os fios paralelos, enquanto aquele que o manda abre com vigor os braços, imprimindo uma força variável, conforme o gráfco a seguir.

Considere que:

•  a resistência ao movimento causada pelo ar e o atrito entre as garrafas com os fios sejam desprezíveis;
•  o tempo que o bólido necessita para deslocar-se de um extremo ao outro do brinquedo seja igual ou superior a 0,60 s.

Dessa forma, iniciando a brincadeira com o bólido em um dos extremos do brinquedo, com velocidade nula, a velocidade de chegada do bólido ao outro extremo, em m/s, é:

(UFPE) Duas partículas idênticas, que se movem sobre a superfície horizontal de uma mesa sem atrito, realizam uma colisão perfeitamente inelástica, como mostra a figura.

Antes da colisão, cada partícula tinha velocidade de módulo 5 m/s e direção θ = 37° em relação à linha contínua da figura. Qual a velocidade das partículas após a colisão, em m/s?
[Considere cos 37° = 0,80 e sen 37° = 0,60.]

Sobre um corpo de massa 6,25 kg é aplicada uma força F = 10 N durante um intervalo de tempo Δt = 5 s. Sabendo que a força foi aplicada com a mesma direção da velocidade inicial de módulo 8 m/s do corpo e sentido oposto a ela, qual é o módulo do impulso desse corpo e qual sua velocidade final?

Em uma brincadeira infantil muito utilizada pelas crianças de todo o mundo, o balanço, uma mãe empurra seu filho para que ele adquira movimento para conseguir se balançar. Se for considerado que inicialmente a criança estava em repouso e após o impulso, essa criança de 16 kg adquire uma velocidade de 2 m/s, qual será a variação na quantidade de movimento causada pelo impulso de sua mãe?

Adote desprezível qualquer resistência do ar.

 Criança no balanço

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Observação: o impulso é a variação na quantidade de movimento de um corpo.

Os colchões infláveis são umas das grandes atrações dos parques de diversão mais conhecidos e visitados no Brasil. É muito utilizado por crianças e adolescentes para saltos de todos os tipos. Durante uma queda em um colchão inflável de brinquedo, uma criança de 20 kg pula chegando com velocidade de 36 km/h no colchão, mas ao retornar após o impacto com o colchão sua velocidade diminui, não conseguindo assim, retornar para a mesma altura anterior. Sabendo que o coeficiente de restituição desse impacto é de 0,6 e que durou dois centésimos de segundo, determine a força média desse impacto. 

O hóquei de ar é um esporte, ou mesmo uma forma de diversão, no qual dois jogadores rebatem discos bem finos feitos de resina de policarbonato e utilizam as metas nas duas extremidades da mesa para marcarem pontos. A mesa também é diferente das superfícies regulares conhecidas, pois se trata de uma superfície onde uma camada de ar reduz o atrito entre os discos e a superfície da mesa, facilitando o deslizamento dos discos.

Dois jogadores colocam um disco de 100 g sobre a mesa e impulsionam para que ele se movimente. Do outro lado existe um outro disco em repouso que colide com o primeiro lançado e começa a se movimentar com a mesma velocidade do primeiro, fazendo com que o primeiro disco pare. Sabendo que ocorre uma colisão entre eles, determine o tipo de colisão e o valor do coeficiente de restituição nesse caso.

Em uma pista de esqui, um homem de 76 kg, ao descer uma rampa muito inclinada com velocidade de 72 km/h, colide com um pássaro de 4 kg pairando (V = 0) no ar. Após a colisão o homem e o pássaro passam a se movimentar juntos adquirindo uma velocidade V. Desprezando qualquer atrito e considerando que após a colisão o movimento será na mesma direção e sentido da velocidade inicial do homem, determine a velocidade final do conjunto homem e pássaro e o tipo de colisão ocorrida.

Em 2016 no Grande GP da Bélgica um dos pilotos de Fórmula 1 sofreu um acidente que fez com que a pista ficasse durante aproximadamente 15 minutos fechada para a remontagem do muro de proteção.

Na Fórmula 1, como em tantos outros esportes que exigem velocidade, uma colisão pode ser fatal para os pilotos.

Se um carro de Fórmula 1, que possui massa de 650 kg, colide durante uma corrida em um muro estando a uma velocidade de 360 km/h, qual será o impulso adquirido nessa colisão e o seu coeficiente de restituição?

(Unesp) Um madeireiro tem a infeliz ideia de praticar tiro ao alvo disparando seu revólver contra um tronco de árvore caído no solo. Os projéteis alojam-se no tronco, que logo fica novamente imóvel sobre o solo. Nessa situação, considerando um dos disparos, pode-se afirmar que a quantidade de movimento do sistema projétil-tronco:

(UFTM-MG) Em algumas circunstâncias nos deparamos com situações de perigo e, para esses momentos, são necessários equipamentos de segurança a fim de evitar maiores danos. Assinale a alternativa que justifica corretamente o uso de determinados dispositivos de segurança.

Um carro parado no semáforo com massa de 50 kg sofre uma colisão de uma moto de massa M que vinha atrás com velocidade de V = 15 m/s. Após a colisão, considerada inelástica, os dois corpos, carro e moto, continuam se movimentando grudados com velocidade de V = 5 m/s. Determine a massa da moto M que causou a colisão. Considere conservativa a quantidade de movimento nessa colisão.

Em um jogo de voleibol um dos jogadores faz uma cortada em que uma bola de 0,5 kg sai com velocidade de 12 m/s. Um outro jogador bloqueia a bola durante um tempo de 0,02 segundos, fazendo com que ela retorne com velocidade de 6 m/s. Determine a força média, em módulo, da mão do jogador nesse bloqueio.

Quais são as características da quantidade de movimento    de um automóvel de massa m = 720 kg que está a uma velocidade v = 100 km/h?

O pêndulo de Newton é um dispositivo que pode ser utilizado no ensino da quantidade e da energia mecânica nas colisões. O nome dado a ele é uma homenagem ao físico Isaac Newton, que foi quem o propôs para estudar vários princípios da Mecânica clássica.

Modelo do pêndulo de Newton

 gmaydos/iStock/Getty Imag

Nesse modelo temos seis bolinhas idêntica suspensas por fios de mesmo tamanho e quando uma delas é suspensa, adquire energia potencial gravitacional para se movimentar. Essa energia é transferida, após a colisão com as outras bolinhas, e faz com que a última bolinha do outro lado consiga energia suficiente para subir. Determine qual princípio físico relacionado a esse experimento.

(Fuvest-SP) Maria e Luísa, ambas de massa M, patinam no gelo. Luísa vai ao encontro de Maria com velocidade de módulo V. Maria, parada na pista, segura uma bola de massa m e, num certo instante, joga a bola para Luísa. A bola tem velocidade de módulo v, na mesma direção de.

Depois que Luísa agarra a bola, as velocidades de Maria e Luísa em relação ao solo são, respectivamente:

Note e adote
V e v são velocidades em relação ao solo.
Considere positivas as velocidades para a direita.
Desconsidere efeitos dissipativos.

(Fuvest-SP) A partícula neutra conhecida como méson K⁰ é instável e decai, emitindo duas partículas, com massas iguais, uma positiva e outra negativa, chamadas, respectivamente, méson π⁺ e méson π ^-.

Em um experimento, foi observado o decaimento de um K⁰, em repouso, com emissão do par π⁺ e π ^-. Das fguras abaixo, qual poderia representar as direções e sentidos das velocidades das partículas π⁺ e π ^- no sistema de referência em que o K⁰ estava em repouso?