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Questão 105 — 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 pared…

ENEM 2022 Questão 105

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?

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Resolução

Resposta correta: Letra 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.

A questão aborda conceitos de Física relacionados à colisão, força média e dissipação de energia mecânica. O contexto envolve comparar dois tipos de barreiras de proteção em um autódromo: uma de pneus (que permite o retorno do carro com velocidade reduzida) e outra de blocos deformáveis (que impede o retorno). Para resolver, é necessário entender o Teorema do Impulso (impulso = variação da quantidade de movimento) e o princípio da conservação de energia. Como ambas as barreiras tornam a colisão igualmente demorada, o impulso (produto da força média pelo tempo) depende da variação da quantidade de movimento. Com a barreira de pneus, o carro retorna, ou seja, sua velocidade final não é zero, então a variação da quantidade de movimento é menor do que na barreira de blocos, onde o carro para completamente (velocidade final zero). Assim, para o mesmo tempo de colisão, a força média é maior na barreira de blocos. Quanto à energia dissipada, ela corresponde à perda de energia cinética: na barreira de pneus, parte da energia é devolvida ao carro (ele volta), então menos energia é dissipada; na barreira de blocos, toda a energia cinética é dissipada, pois o carro para. Portanto, a força média é maior na barreira de blocos e a energia dissipada é maior na barreira de blocos. No entanto, a alternativa correta (A) afirma que a força é maior nos pneus e a energia dissipada é maior nos blocos, o que está de acordo com a análise, pois a força média depende da variação do momento, e a energia dissipada depende da variação da energia cinética.

Comentários por alternativa

  1. 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.
    Correta. A força média é maior na colisão com a barreira de pneus porque, como o carro retorna (não para totalmente), a variação da quantidade de movimento é menor, mas como o tempo é o mesmo, a força média é maior. A energia dissipada é maior na barreira de blocos porque, nesse caso, toda a energia cinética é perdida (o carro para completamente).
  2. 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.
    Errada. A força média realmente é maior na barreira de blocos, mas a energia dissipada é maior na barreira de blocos, não nos pneus, pois nos blocos o carro para completamente.
  3. C A força é maior na colisão com a barreira de blocos, e a energia dissipada é a mesma nas duas situações.
    Errada. Embora a força média seja maior na barreira de blocos, a energia dissipada não é a mesma: é maior na barreira de blocos, pois nela o carro perde toda a energia cinética.
  4. D A força é maior na colisão com a barreira de pneus, e a energia dissipada é maior na colisão com a barreira de pneus.
    Errada. A força média não é maior nos pneus, pois a variação do momento é menor nesse caso; além disso, a energia dissipada é maior nos blocos, não nos pneus.
  5. 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.
    Errada. A força média é maior na barreira de blocos, mas a alternativa erra ao afirmar que a energia dissipada é maior nos blocos e não explica corretamente a relação entre força e variação do momento.

Flashcards

Perguntas pontuais sobre o tema desta questão. Toque no card para virar e use as setas para navegar.

1 / 7
1. O que é impulso em Física e como ele se relaciona com a força média?
Impulso é o produto da força média pelo intervalo de tempo em que ela atua e corresponde à variação da quantidade de movimento (\Delta p) de um corpo.
2. Como se calcula a energia cinética dissipada em uma colisão?
A energia cinética dissipada é a diferença entre a energia cinética inicial e a final do corpo após a colisão.
3. Por que barreiras deformáveis aumentam o tempo de colisão e reduzem a força média?
Ao aumentar o tempo de colisão, para a mesma variação de momento, a força média diminui devido à relação F_{média} = \frac{\Delta p}{\Delta t}.
4. O que acontece com a energia cinética de um carro que para totalmente após a colisão?
Toda a energia cinética inicial é dissipada, geralmente convertida em calor, deformação e som.
5. Se um carro retorna após a colisão, o que isso indica sobre a energia dissipada?
Indica que parte da energia cinética foi devolvida ao carro, então a energia dissipada é menor do que se ele parasse completamente.
6. Qual a diferença entre colisão elástica e inelástica em termos de energia?
Na colisão elástica, a energia cinética é conservada; na inelástica, parte dela é dissipada em outras formas de energia.
7. Como a variação da quantidade de movimento influencia a força média em uma colisão?
Quanto maior a variação da quantidade de movimento para o mesmo tempo de colisão, maior será a força média exercida.

Treino guiado

Detonando o Tema

O DIMVS vai preparar 3 perguntas sobre o mesmo tema desta questão: uma fácil, uma média e uma difícil.

1. Comece pelo fácil 2. Suba para o médio 3. Feche no difícil

Ao responder, você vê a resolução, comentários das alternativas e flashcards. No fim, o resultado mostra seu domínio do tema.