Questão 77 do ENEM 2016 — Física
O trilho de ar é um dispositivo utilizado em laboratórios de física para analisar movimentos em que corpos de prova (carrinhos) podem se mover com atrito desprezível. A figura ilustra um trilho horizontal com dois carrinhos (1 e 2) em que se realiza um experimento para obter a massa do carrinho 2.
No instante em que o carrinho 1, de massa 150,0 g, passa a se mover com velocidade escalar constante, o carrinho 2 está em repouso. No momento em que o carrinho 1 se choca com o carrinho 2, ambos passam a se movimentar juntos com velocidade escalar constante. Os sensores eletrônicos distribuídos ao longo do trilho determinam as posições e registram os instantes associados à passagem de cada carrinho, gerando os dados do quadro.
Com base nos dados experimentais, o valor da massa do carrinho 2 é igual a
Resolução comentada
É uma colisão perfeitamente inelástica: os carrinhos seguem juntos após o choque, então vale a conservação da quantidade de movimento. Pelos dados do quadro, o carrinho 1 vai de 15,0 cm a 30,0 cm entre 0 s e 1,0 s, ou seja, viaja a 15,0 cm/s antes da colisão; depois do choque, o conjunto vai de 75,0 cm (8,0 s) a 90,0 cm (11,0 s), isto é, a 5,0 cm/s. Com a massa do carrinho 1 igual a 150,0 g: 150 × 15 = (150 + m₂) × 5, logo 2 250 = 750 + 5m₂ e m₂ = 300,0 g.
O valor 450,0 g é a massa total do conjunto após a colisão (150 + 300), não a massa do carrinho 2 isoladamente — quem esquece de subtrair a massa do carrinho 1 do resultado cai nesse valor.