EXPERIMENTO IV

EXPERIMENTO IV – COLISÕES
Introdução
Nesta experiência estudaremos colisões unidimensionais entre dois carrinhos sobre o trilho de ar. Com este arranjo experimental, um “colchão de ar” gerado entre a superfície inferior do carrinho e o trilho, eliminando quase que totalmente a força de atrito. Uma grandeza muito importante para o estudo de colisões é o momento linear ou quantidade de movimento ߩԦ, definido por:
ߩԦ = ݉‫ݒ‬Ԧ (1) onde m é a massa e ‫ݒ‬Ԧ é a velocidade do objeto em questão.
De acordo com a Segunda Lei de Newton:
ௗ
ሬሬሬሬԦ = ௗఘሬԦ (2)
‫ܨ‬Ԧ = ௗ௧ (݉‫)ݒ‬
ௗ௧

onde ‫ܨ‬Ԧ é a resultante das forças que atuam sobre o corpo. Então, quando esta resultante for nula o momento ߩԦ do corpo deve se conservar.
Num sistema com vários corpos, podemos definir o momento total do sistema como: ߩԦ = ∑௜ ߩԦ௜ =∑௜ ݉௜ ‫ݒ‬Ԧ௜ (3)
Para um sistema de corpos, continua valendo a equação (2), e, portanto se a resultante de todas as forças externas sobre o sistema for nula, o momento total ߩԦ do corpo deve se conservar. Mas, de acordo com a Terceira Lei de Newton, as forças de interação entre 2 corpos quaisquer são sempre iguais em módulo e de sentido contrário (vide figura 1).

ห‫ܨ‬Ԧଵ,ଶ ห = ห‫ܨ‬Ԧଶ,ଵ ห = ߛ

݉ଵ ݉ଶ
ଶ
‫ݎ‬ଵ,ଶ

Portanto, a resultante de todas as forças internas ao sistema é sempre nula!

Assim, podemos enunciar o “Princípio da Conservação do Momento” como:
“num sistema isolado onde a resultante de todas as forças externas é nula, o momento total do sistema se conserva”.
Se ߩԦ௜ é o momento total antes ߩԦ௙ é o momento total depois, para uma colisão de dois corpos podemos escrever:
ߩԦ௜ = ߩԦ௙ (4)
ߩԦଵ௜ + ߩԦଶ௜ = ߩԦଵ௙ + ߩԦଶ௙ (5)
݉ଵ ‫ݒ‬Ԧଵ௜ + ݉ଶ ‫ݒ‬Ԧଶ௜ = ݉ଵ ‫ݒ‬Ԧଵ௙ + ݉ଶ ‫ݒ‬Ԧଶ௙ (6)
As colisões classificam-se em:
•

Perfeitamente elásticas: conservam-se a quantidade de movimento e a energia cinética.

•

Perfeitamente inelásticas: conserva-se apenas a quantidade de movimento. •

Parcialmente

elásticas:

conserva-se

apenas

a

quantidade

de

movimento.
Outro parâmetro a se considerar é o