Colisão Inelástica e Conservação do Momento
1 · Prever
Uma bola em movimento colide com uma bola estacionária mais pesada e eles partem juntos. O momento é conservado mesmo que a energia cinética seja perdida?
- Tanto o momento quanto a energia cinética são conservados
- O momento é conservado, mas a energia cinética não
- Nem o momento nem a energia cinética são conservados
2 · Preparar
- Abra a simulação de colisão inelástica e pressione Redefinir.
- Habilite as sondas KE na bola A e na bola B.
- Defina a velocidade inicial da bola A para cada tentativa abaixo, pressione Reproduzir e registre a velocidade compartilhada em que ambas as bolas se movem logo após colidirem.
3 · Coletar Dados
| Massa da bola A m₁ (kg) | Massa da bola B m₂ (kg) | Velocidade inicial da bola A v₁ (m/s) | Momento inicial p = m₁v₁ (kg·m/s) | Velocidade combinada após colisão (m/s) |
|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 4.00 | 6.00 | ||
| 1.00 | 4.00 | 10.00 | ||
| 1.00 | 4.00 | 14.00 |
Trace a velocidade final combinada (eixo y) em relação ao momento inicial p (eixo x).
4 · Analisar
- Mostre seu trabalho calculando o momento inicial p = m₁v₁ para uma tentativa e compare-o com a leitura da simulação na mesma tentativa.
- Usando a massa total (m₁ + m₂) e a conservação do momento, preveja a velocidade final e compare-a com o valor registrado. Quão perto está a partida?
5 · Aprofundar
- Calcule a energia cinética imediatamente antes da colisão e logo depois (usando a velocidade final combinada e a massa total). Para onde foi a energia cinética que faltava?
- Esta colisão não é perfeitamente inelástica (restituição ≈ 0.05, não exatamente 0). Você esperaria que a velocidade final real fosse ligeiramente superior ou inferior à previsão ideal? Explicar.
A física por trás deste experimento
Momento
A quantidade conservada em cada colisão, incluindo esta. A bola B começa em repouso, então o momento total do sistema antes do impacto é apenas o momento m₁v₁ da bola A.
Energia Cinética
Ao contrário do momento, a energia cinética não é conservada numa colisão inelástica – a comparação do KE total antes e depois da colisão mostra quanta energia foi perdida devido à deformação e ao calor.