O pêndulo de Newton pode ser constituído por cinco pêndulos idênticos suspensos em um mesmo suporte. Em um dado instante, as esferas de três pêndulos são deslocadas para a esquerda e liberadas, deslocando-se para a direita e colidindo elasticamente com as outras duas esferas, que inicialmente estavam paradas.
O movimento dos pêndulos após a primeira colisão está representado em:
Resolução em texto
📘 Matérias Necessárias:
- Física — Conservação de quantidade de movimento (momento linear)
- Conservação de energia (Colisões elásticas)
📔 Nível da Questão:
- Fácil (basta conhecer a lógica do brinquedo)
✅ Gabarito:
- Alternativa C
🎯 Objetivo Geral:
- Entender como funciona a transferência de movimento no pêndulo de Newton após colisões elásticas.
🔷 1. Análise do Comando e Definição do Objetivo
1.1 Transcrição Essencial (📌)
“O movimento dos pêndulos após a primeira colisão está representado em:”
1.2 O que está sendo pedido? (📌)
Descobrir qual figura mostra corretamente como ficam as bolinhas logo após três delas baterem nas outras duas, no pêndulo de Newton.
1.3 Objetivo Cristalino (📌)
Visualizar o resultado imediato da colisão entre três esferas móveis e duas paradas, usando princípios de conservação.
1.4 Pergunta de Atenção (✔)
Você se lembra o que acontece, por exemplo, quando uma bolinha bate nas demais no pêndulo de Newton? Quantas saem do outro lado?
🔷 2. Explicação de Conceitos e Conteúdos Necessários
2.1 Definições e Fórmulas (📌)
- Quantidade de movimento (momento linear): É o produto da massa pela velocidade (m vezes v).
- Colisão elástica: Aquelas em que não há perda de energia cinética — típico do pêndulo de Newton!
- Conservação da quantidade de movimento: O total antes da colisão é igual ao total depois, se não houver forças externas.
- Conservação de energia: Em colisão elástica, a energia cinética total também é conservada.
- Regra do pêndulo de Newton: O número de esferas que entram é igual ao número de esferas que saem do lado oposto, com mesma velocidade, se todas têm mesma massa.
2.2 Possível armadilha (❓✔)
É comum achar que todas as bolas vão sair do outro lado, ou que só uma. Mas a regra de ouro é: se três batem, três saem, pois é a única forma de conservar tanto quantidade de movimento quanto energia.
🔷 3. Tradução e Interpretação do Problema
3.1 Contextualização Simplificada (📌)
Três bolinhas, do lado esquerdo, são puxadas e soltas. Elas batem nas duas paradas, do lado direito. O que acontece com as bolinhas após a colisão?
3.2 Estratégia Geral (📌)
- Visualizar: Três bolas em movimento colidem com duas em repouso.
- Aplicar: Número de bolas que “entram” do lado esquerdo, “saem” do lado direito, mantendo massa e velocidade.
🔷 4. Desenvolvimento do Raciocínio e Cálculos
4.1 Passo a Passo Detalhado (📌)
- Três bolinhas vão em direção às duas que estão paradas.
- Na colisão perfeitamente elástica e com massas iguais, três bolinhas param (as que vieram) e outras três, do lado oposto, saem com a mesma velocidade.
- Como só há duas bolinhas do outro lado, a terceira que sai precisa ser uma das do “meio” — mas, no final das contas, três bolinhas se deslocam para o lado direito, deixando duas paradas.
4.2 Verificação Intermediária (📌)
- Olhe as opções: só a alternativa C mostra exatamente três bolinhas indo para a direita, após a colisão.
🔷 5. Análise das Alternativas
5.1 Listagem das Alternativas
A) Duas bolinhas saem do lado direito.
B) Todas as bolinhas ficam agrupadas no centro.
C) Três bolinhas saem do lado direito.
D) Só uma bolinha sai do lado direito.
E) Só uma bolinha sai do lado direito, outras ficam paradas.
5.2 Justificativa Individual
- A) (❌) Sai menos bolinhas do que entraram, não conserva quantidade de movimento nem energia.
- B) (❌) Fisicamente errado, não acontece esse “empilhamento” no centro.
- C) (✅) Perfeito! Sai o mesmo número de bolinhas que entrou — três!
- D) (❌) Só uma saindo não conserva o momento com energia.
- E) (❌) Mesmo erro de D.
🔷 6. Conclusão e Justificativa Final
6.1 Resumo do Raciocínio (📌)
Quando três bolinhas do pêndulo de Newton batem em outras paradas, três bolinhas do lado oposto são lançadas — mantendo quantidade de movimento e energia.
6.2 Gabarito Reafirmado (📌)
Alternativa correta: C
6.3 Resumo Final para Revisão (🔍)
No pêndulo de Newton, o número de bolas que entram em movimento é igual ao número que sai do outro lado. Conservação sempre!
