( Dúvida ) - Quantidade de Movimento
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PiR2 :: Física :: Mecânica Geral
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( Dúvida ) - Quantidade de Movimento
Tava fazendo uma questão do ITA agora e acabei com a seguinte dúvida:
Por que se pode aplicar a lei da conservação da quantidade de movimento em sistemas onde a constante de restituição é menor que 1 e, portanto há dissipação de energia? Essa energia dissipada não seria responsável por invalidar a conservação da quantidade de movimento?
Gostaria muito que alguém me respondesse, porque isso tá me intrigando bastante. Tenho certeza que muita gente já viu exercícios clássicos de choques mecânicos, onde se resolve um sistema formado por duas equações, sendo uma o cálculo da constante de restituição, QUE MUITAS VEZES É MENOR QUE 1, e a outra a conservação da quantidade de movimento, que se aplica MESMO QUE HAJA ENERGIA DISSIPADA pelo fato da constante não ser UM.
Por que se pode aplicar a lei da conservação da quantidade de movimento em sistemas onde a constante de restituição é menor que 1 e, portanto há dissipação de energia? Essa energia dissipada não seria responsável por invalidar a conservação da quantidade de movimento?
Gostaria muito que alguém me respondesse, porque isso tá me intrigando bastante. Tenho certeza que muita gente já viu exercícios clássicos de choques mecânicos, onde se resolve um sistema formado por duas equações, sendo uma o cálculo da constante de restituição, QUE MUITAS VEZES É MENOR QUE 1, e a outra a conservação da quantidade de movimento, que se aplica MESMO QUE HAJA ENERGIA DISSIPADA pelo fato da constante não ser UM.
Leandro Blauth- Jedi
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Data de inscrição : 13/10/2011
Idade : 31
Localização : Novo Hamburgo, RS, Brasil
Re: ( Dúvida ) - Quantidade de Movimento
Em todos os tipos de colisão (elástica, inelástica, parcialmente elástica) o momento linear do sistema sempre se conserva, desde que a resultante das forças externas que atuam nesse sistema seja nulo.
Entretanto, nas colisões inelásticas e parcialmente elásticas, onde o coeficiente de restituição é menor que 1, ocorre dissipação das energia cinéticas em outros tipos de energia (térmica) devido à deformação permanente dos corpos que colidiram.
acho que é por isso.
Entretanto, nas colisões inelásticas e parcialmente elásticas, onde o coeficiente de restituição é menor que 1, ocorre dissipação das energia cinéticas em outros tipos de energia (térmica) devido à deformação permanente dos corpos que colidiram.
acho que é por isso.
Chung- Padawan
- Mensagens : 76
Data de inscrição : 14/04/2011
Idade : 30
Localização : Brasil
Re: ( Dúvida ) - Quantidade de Movimento
Muito obrigado pela resposta senhor Chung, mas a minha dúvida é justamente POR QUE, se há dissipação de energia, o momento linear se conserva?
Veja bem: o momento linear está diretamente ligado à energia cinética, uma vez que ambos valores dependem da velocidade do corpo. Se a energia cinética não se mantém constante, por que diabos a quantidade de movimento o faz?
Veja bem: o momento linear está diretamente ligado à energia cinética, uma vez que ambos valores dependem da velocidade do corpo. Se a energia cinética não se mantém constante, por que diabos a quantidade de movimento o faz?
Leandro Blauth- Jedi
- Mensagens : 225
Data de inscrição : 13/10/2011
Idade : 31
Localização : Novo Hamburgo, RS, Brasil
Re: ( Dúvida ) - Quantidade de Movimento
De acordo com a teoria, a quantidade de movimento de uma partícula mede a dificuldade de colocarmos essa partícula (inicialmente em movimento) em repouso. Só existe uma maneira para que a quantidade de movimento de um sistema não se conserve, a existência de impulso. E para que haja impulso é necessário uma força externa.
Para que ocorra a conservação da energia cinética é necessária que toda a energia elástica no momento da colisão entre os corpos seja integralmente transformada (novamente) em energia cinética. Assim só há um meio para que a energia cinética do sistema não se conserve. No momento em que os corpos colidem parte da energia cinética tem de ser transformada em energia térmica, sonora, luminosa entre outros tipos de energia degradada.
Enfim, a dificuldade "para levar um sistema ao repouso", não vai se modificar enquanto não houver um impulso aplicado sobre este sistema. Já a energia cinética vai se modificar toda vez que houver dissipação em enegia térmica, luminosa, sonora.
Melhorou?
Para que ocorra a conservação da energia cinética é necessária que toda a energia elástica no momento da colisão entre os corpos seja integralmente transformada (novamente) em energia cinética. Assim só há um meio para que a energia cinética do sistema não se conserve. No momento em que os corpos colidem parte da energia cinética tem de ser transformada em energia térmica, sonora, luminosa entre outros tipos de energia degradada.
Enfim, a dificuldade "para levar um sistema ao repouso", não vai se modificar enquanto não houver um impulso aplicado sobre este sistema. Já a energia cinética vai se modificar toda vez que houver dissipação em enegia térmica, luminosa, sonora.
Melhorou?
Chung- Padawan
- Mensagens : 76
Data de inscrição : 14/04/2011
Idade : 30
Localização : Brasil
Re: ( Dúvida ) - Quantidade de Movimento
Mais uma vez obrigado pela resposta, mas sinto muito, ainda não me caiu a fixa: se a energia cinética do sistema diminui devido à dissipação de energia, mantendo a massa constante, a velocidade do sistema deve diminur. Se isso ocorre, o momento linear deveria diminuir também.
Leandro Blauth- Jedi
- Mensagens : 225
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Localização : Novo Hamburgo, RS, Brasil
Re: ( Dúvida ) - Quantidade de Movimento
Leandro, experimente dar uma olhada na página abaixo:
https://pir2.forumeiros.com/h53-quantidade-de-movimento
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In memoriam - Euclides faleceu na madrugada do dia 3 de Abril de 2018.
Lembre-se de que os vestibulares têm provas de Português também! Habitue-se a escrever corretamente em qualquer circunstância!
O Universo das coisas que eu não sei é incomensuravelmente maior do que o pacotinho de coisas que eu penso que sei.
Euclides- Fundador
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Data de inscrição : 07/07/2009
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Localização : São Paulo - SP
Re: ( Dúvida ) - Quantidade de Movimento
Muito obrigado pela resposta Euclides, mas que é assim que funciona, que é lei e
tal eu sei. Inclusive sei que a quantidade de movimento só varia quando
há variação no impulso e que só há variação no impulso quando há
variação na velocidade e que isso só acontece quando uma força externa
age no sistema. Enfim, eu sei fazer exercícios com isso.
A questão é que não me entra na cabeça como, se a energia cinética do
sistema varia, mantendo a massa do sistema constante, a quantidade de
movimento nao vai variar também.
Eu sempre tive essa dúvida, mas
me encasquetei numa questão do ITA. Vou colocá-la aqui e resolvê-la até
certo ponto, assim mostrando o ponto no qual me veio a dúvida. Talvez
minha suposição esteja errada a respeito deste ponto.
Eis a questão:
A figura mostra uma bola de massa m que cai com velocidade V1 sobre a
superfície de um suporte rígido, inclinada de um ângulo θ em relação ao
plano horizontal. Sendo e o coeficiente de restituição para esse impacto, calcule o módulo da velocidade V2 com que a bola é ricocheteada, em função de V1,θ e e. Calcule também o ângulo α.
Resolução: o coeficiente de restituição é referente às velocidades perpendiculares ao plano inclinado. Portanto:
Velocidade perpendicular ao plano antes da colisão: Vy1 = V1cos
Velocidade perpendicular ao plano depois da colisão: Vy2 = V2sen
Segundo definição da constante de restituição: e = V2sen/V1cos sen = eV1cos/V2 (I)
E é aqui minha dúvida:
agora, pra continuar a resolução, se aplica a lei da conservação do
momento linear no movimento paralelo ao plano inclinado, encontrando cos = V1sen/V2
Enfim: tirando o fato de que a resolução
fica comprometida, por que não se pode conservar o momento linear na
direção perpendicular ao plano inclinado? Em muitos outros exercícios
podemos conservar o momento mesmo que o coeficiente de restituição seja
menor que 1, o que não acontece aqui. Pelo que entendo (me corrijam caso
esteja errado) é devido a isso que se recorre à conservação do momento
linear na direção paralela ao plano, onde não há dissipação de energia.
Se conservarmos a quantidade de movimento na direção perpendicular ao plano inclinado, teremos como resultado:
sen = V1cos/V2 , o que, segundo (I), está errado.
Então, simplificando a pergunta:
por que não se pode conservar o momento linear na direção perpendicular
ao plano inclinado? É porque aí a constante de restituição é menor que
1?
Se for por isso, por que podemos aplicar a lei da conservação em outros exercícios, onde a constante é diferente de 1?
Se não for por isso, por que então não se pode? Por que o resultado não bate?
Agradeço de antemão a quem ler tudo isso...
tal eu sei. Inclusive sei que a quantidade de movimento só varia quando
há variação no impulso e que só há variação no impulso quando há
variação na velocidade e que isso só acontece quando uma força externa
age no sistema. Enfim, eu sei fazer exercícios com isso.
A questão é que não me entra na cabeça como, se a energia cinética do
sistema varia, mantendo a massa do sistema constante, a quantidade de
movimento nao vai variar também.
Eu sempre tive essa dúvida, mas
me encasquetei numa questão do ITA. Vou colocá-la aqui e resolvê-la até
certo ponto, assim mostrando o ponto no qual me veio a dúvida. Talvez
minha suposição esteja errada a respeito deste ponto.
Eis a questão:
A figura mostra uma bola de massa m que cai com velocidade V1 sobre a
superfície de um suporte rígido, inclinada de um ângulo θ em relação ao
plano horizontal. Sendo e o coeficiente de restituição para esse impacto, calcule o módulo da velocidade V2 com que a bola é ricocheteada, em função de V1,θ e e. Calcule também o ângulo α.
Resolução: o coeficiente de restituição é referente às velocidades perpendiculares ao plano inclinado. Portanto:
Velocidade perpendicular ao plano antes da colisão: Vy1 = V1cos
Velocidade perpendicular ao plano depois da colisão: Vy2 = V2sen
Segundo definição da constante de restituição: e = V2sen/V1cos sen = eV1cos/V2 (I)
E é aqui minha dúvida:
agora, pra continuar a resolução, se aplica a lei da conservação do
momento linear no movimento paralelo ao plano inclinado, encontrando cos = V1sen/V2
Enfim: tirando o fato de que a resolução
fica comprometida, por que não se pode conservar o momento linear na
direção perpendicular ao plano inclinado? Em muitos outros exercícios
podemos conservar o momento mesmo que o coeficiente de restituição seja
menor que 1, o que não acontece aqui. Pelo que entendo (me corrijam caso
esteja errado) é devido a isso que se recorre à conservação do momento
linear na direção paralela ao plano, onde não há dissipação de energia.
Se conservarmos a quantidade de movimento na direção perpendicular ao plano inclinado, teremos como resultado:
sen = V1cos/V2 , o que, segundo (I), está errado.
Então, simplificando a pergunta:
por que não se pode conservar o momento linear na direção perpendicular
ao plano inclinado? É porque aí a constante de restituição é menor que
1?
Se for por isso, por que podemos aplicar a lei da conservação em outros exercícios, onde a constante é diferente de 1?
Se não for por isso, por que então não se pode? Por que o resultado não bate?
Agradeço de antemão a quem ler tudo isso...
Leandro Blauth- Jedi
- Mensagens : 225
Data de inscrição : 13/10/2011
Idade : 31
Localização : Novo Hamburgo, RS, Brasil
Re: ( Dúvida ) - Quantidade de Movimento
Porquê o momento linear não se conserva na perpendicular, mesmo num choque perfeitamente elástico?
1- momento linear do obstáculo antes e depois do choque = 0
2- momento linear (normal) da bolinha antes do choque: mv
3- momento linear (normal) da bolinha depois do choque: -mv
variação: mv-(-mv)=2mv
neste exemplo há conservação da energia cinética, mas não do momento. O que mostra que são coisas independentes.
1- momento linear do obstáculo antes e depois do choque = 0
2- momento linear (normal) da bolinha antes do choque: mv
3- momento linear (normal) da bolinha depois do choque: -mv
variação: mv-(-mv)=2mv
neste exemplo há conservação da energia cinética, mas não do momento. O que mostra que são coisas independentes.
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In memoriam - Euclides faleceu na madrugada do dia 3 de Abril de 2018.
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Euclides- Fundador
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