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.
gabarito - 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
Aforça 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.
Resolução
Primeiramente, deve-se atentar que: \(\Delta t_p=\Delta t_b\) .
Além disso, como na parede de pneus o carro retorna com velocidade, \(\mid\Delta Q_p\mid>\mid\Delta Q_b\mid\), já que a variação de velocidade é maior.
Assim, por teorema do Impulso:
\[I=\Delta Q\]
\[I=F\cdot\Delta t\]
Como o tempo é constante, vale a relação:
\[F\sim\mid\Delta Q\mid\]
Ou seja, a força exercida é diretamente proporcional à variação da quantidade de movimento, em valor absoluto.
Portanto, a força é maior na colisão com a barreira de pneus, que tem maior variação de velocidade.
Além disso, como foi assumida a mesma velocidade e o mesmo corpo ao contato, temos que a energia mecânica dissipada resulta da energia antes da colisão menos a energia cinética utilizada para continuar a trajetória.
Assim, temos que, já que o carro não retorna ao movimento, a energia dissipada foi maior na parede de blocos. Afinal, foi-se dissipada tanta energia na colisão que não sobrou energia mecânica no carro, diferentemente da parede de pneus, a qual permite a continuidade do movimento, o que demonstra que ainda sobrou energia suficiente para tal.