Impulso e quantidade de movimento

Saiba o que é impulso e quantidade de movimento. Estude mais sobre o assunto nesta revisão de Física para o Enem!

Imagine que você está dirigindo em um túnel de mão única e, de repente, surge outro carro na contramão. Para minimizar o risco de um acidente, você deve andar à mesma velocidade que o outro carro, reduzir até parar ou ir mais depressa? Encontre a resposta neste post de física para arrebentar no Enem!

Impulso de uma força constante

Impulso é uma grandeza física que demonstra a atuação de forças sobre um corpo. Em outras palavras, o impulso mede o esforço necessário para fazer com que um corpo comece a se movimentar. Para entender melhor, considere uma força constante que atua sobre um ponto material durante certo intervalo de tempo, como na figura abaixo.

impulso - força constante

Definimos o impulso dessa força durante esse intervalo de tempo pela grandeza vetorial dada por:

impulso - grandeza vetorial

impulso - jogador
O Raio X mostra o pé de um jogador transferindo um impulso à bola

 

impulso - unidade de medida

Quantidade de movimento

Para definirmos a quantidade de movimento, ou apenas momento de um corpo, considere um ponto material de massa  com velocidade constante  O momento desse corpo é dado pela seguinte expressão:

impulso - movimento

Teorema do impulso

O impulso da força resultante aplicada a um corpo durante certo intervalo de tempo é igual à variação da quantidade de movimento do corpo neste mesmo intervalo de tempo. Matematicamente falando, temos:

impulso - fórmula

Este é o chamado teorema do impulso que juntamente com o teorema do trabalho constituem alguns dos teoremas mais importantes da mecânica.

Conservação da quantidade de movimento

Definidas as variáveis físicas envolvidas neste post, vamos agora seguir para a definição de um sistema isolado de forças externas. Para que um sistema seja considerado isolado, este deve satisfazer pelo menos um dos seguintes requisitos:

  • Não atuam forças externas, podendo apenas haver forças internas entre os corpos;
  • Podem existir ações externas, mas sua resultante é nula;
  • Existem forças externas pouco intensas que podem ser desprezadas.

Assim, num sistema isolado, a resultante das forças externas é nula fazendo com que o impulso Este é o chamado teorema do impulso que juntamente com o teorema do trabalho constituem alguns dos teoremas mais importantes da mecânica.

Conservação da quantidade de movimento

Definidas as variáveis físicas envolvidas neste post, vamos agora seguir para a definição de um sistema isolado de forças externas. Para que um sistema seja considerado isolado, este deve satisfazer pelo menos um dos seguintes requisitos:

  • Não atuam forças externas, podendo apenas haver forças internas entre os corpos;
  • Podem existir ações externas, mas sua resultante é nula;
  • Existem forças externas pouco intensas que podem ser desprezadas.

Assim, num sistema isolado, a resultante das forças externas é nula fazendo com que o impulso  também seja. Deste modo, do teorema do impulso temos:

impulso - teorema

Decorre, portanto, que a quantidade de movimento permanece constante. Podemos enunciar o princípio da conservação da quantidade de movimento: “A quantidade de movimento de um sistema de corpos isolado de forças externas é constante”.

impulso - lâmpada
Explosão de uma lâmpada. A soma das quantidades de movimento de cada fragmento é igual à quantidade de movimento da lâmpada antes da explosão, considerando o sistema que contém a lâmpada como um sistema isolado.
Vocês podem pesquisar mais sobre os conceitos relacionados a impulso e quantidade de movimento na videoaula do professor Rossetto:

Colisão frontal de automóveis

Imagine que você está dirigindo em um túnel de mão única e, de repente, surge outro carro na contramão. Para minimizar o risco de um acidente, o melhor conselho é parar e, se possível, engatar a marcha ré. Numa colisão, levamos em consideração o momento total dos veículos antes da colisão. Assim, se você não reduzir a velocidade em direção ao outro automóvel os valores de momento linear serão elevados e as consequências podem ser trágicas.

impulso - colisão
Teste de colisão frontal de automóveis realizado em ambiente de testes. As filmagens das colisões são utilizadas para melhorar os equipamentos de segurança dos veículos.

A situação é bem diferente de um jogo de futebol americano, onde um jogador pode preferir acelerar durante a corrida em direção a outro jogador para que a colisão seja violenta e este último venha a cair, após uma perda de equilíbrio.

Um fato curioso é que acrescentar um passageiro ao seu veículo durante uma colisão frontal pode reduzir o risco de morte! O risco depende da variação de velocidade durante a colisão. Se o seu carro tem uma massa pequena enquanto o outro tem uma massa grande, sua velocidade pode ser alterada de tal forma que você e o seu veículo acabem indo para trás. É o que ocorre em muitas colisões de carros contra caminhões. Um exemplo numérico é o seguinte: suponha que o seu carro e o outro sejam idênticos e que sua massa e a do outro motorista também sejam iguais. Seu risco de morte diminui aproximadamente 9% se você levar um passageiro de 80 kg no seu carro.

Fique agora com algumas questões de vestibulares para fixar os conceitos abordados neste post e até a próxima.

1) UFMA

Um corpo com massa de 350 kg repousa sobre um plano horizontal liso. Aplica-se sobre o corpo uma força constante, horizontal, que o desloca 20 m durante 5 s. Nessa situação, a intensidade do impulso aplicado ao corpo no intervalo de tempo mencionado, em N s, é de:

impulso - alternativas

2) UFGO

Os princípios de conservação da energia e da quantidade de movimento são
fundamentais na compreensão da dinâmica de interação entre corpos, tais como: colisões, movimentos de planetas e satélites, etc. Entende-se, pois, que:

(C)(E) na ausência de forças externas em uma colisão, a quantidade de movimento do sistema não se altera.
(C)(E) a energia cinética de um planeta em órbita elíptica em torno do Sol é constante.
(C)(E) considerando-se uma pessoa saltando sobre uma cama elástica, e tomando-se o solo como referencial, pode-se dizer que no instante em que a cama atinge o ponto mais baixo, a uma altura h acima do solo, toda a energia mecânica da pessoa é convertida em energia potencial elástica.

3) UERJ

Um peixe de 4 kg, nadando com velocidade de 1,0 m/s, no sentido indicado pela figura, engole um peixe de 1 kg, que estava em repouso, e continua nadando no mesmo sentido.

impulso - exercício

A velocidade, em m/s, do peixe maior, imediatamente após a ingestão, é igual a:

a) 1,0 b) 0,8 c) 0,6 d) 0,4

4) UFRS

Dois vagões de trem, de massas deslocam-se no mesmo sentido, sobre uma linha férrea retilínea. O vagão de menor massa está na frente, movendo- se com uma velocidade de 0,5 m/s. A velocidade do outro é 1 m/s. Em dado momento, se chocam e permanecem acoplados imediatamente após o choque, a quantidade de movimento do sistema formado pelos dois vagões é:

impulso - resposta

Gabarito:

1) A

2) C E E

3) B

4) C

Sobre o(a) autor(a):

O texto acima foi elaborado pelo Prof. Dr. Fernando Henrique Martins. Fernando é bacharel e licenciado em Física pela Universidade de Brasília, possui Mestrado (pela UnB) e Doutorado em Nanotecnologia pela Université Pièrre et Marie Curie (Paris/França). Foi professor de ciências, matemática e física em várias escolas de Brasília e Florianópolis atuando desde o ensino fundamental ao ensino médio. Fernando também lecionou disciplinas de física para diversos cursos de engenharia e física na Universidade Federal de Santa Catarina. E-mail: [email protected] Facebook: https://www.facebook.com/nando.martins.376?ref=bookmarks