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Questão FC278231

Uma equipe de cientistas russos está desenvolvendo um plano para proteger a Terra de asteroides; para isso, tem detonado miniaturas dentro de um laboratório. De acordo com o estudo

Dinâmica

CEBRASPE (CESPE) · 2019

Uma equipe de cientistas russos está desenvolvendo um plano para proteger a Terra de asteroides; para isso, tem detonado miniaturas dentro de um laboratório. De acordo com o estudo, considerando-se o fator de escala e os resultados de experimentos laboratoriais, é possível a destruição de um asteroide cilíndrico de 200 m de diâmetro, a partir de uma explosão nuclear com energia de 3 Mt.

 

Internet: <www.gizmodo.uol.com.br> (com adaptações).

 

A figura a seguir ilustra uma situação hipotética em que, por meio da detonação da carga Q, um asteroide de massa M e velocidade V, em módulo, se deslocando em uma trajetória retilínea, foi separado em duas partes de massas m1 e m2 com as respectivas velocidades iguais a V1 e V2, em módulo. As massas são tais que m1 + m2 = M e os vetores velocidades V1 e V2 formam, respectivamente, ângulos \(\alpha=30º\) e \(\beta=60º\) com a direção que o asteroide tinha antes da separação.

Com base nessa situação hipotética, julgue o item a seguir, considerando que o sistema esteja isolado.

 

Na situação em questão, \({\large{m_1 \over m_2}} > 1,5 {\large{ V_2 \over V_1}}\).

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Gabarito

Certo

Comentário do professor

Aplicando a conservação da quantidade de movimento na direção perpendicular à trajetória inicial (onde o momento antes da explosão é zero), as componentes perpendiculares dos momentos das duas partes devem somar zero. Assim:

\(m_1V_1\sin\alpha - m_2V_2\sin\beta = 0\)

Isolando a razão de massas obtemos:

\(\dfrac{m_1}{m_2}=\dfrac{\sin\beta}{\sin\alpha}\cdot\dfrac{V_2}{V_1}\).

Com \(\alpha=30^\circ\) e \(\beta=60^\circ\), \(\dfrac{\sin60^\circ}{\sin30^\circ}=\dfrac{\sqrt3/2}{1/2}=\sqrt3\approx1{,}73\). Logo \(\dfrac{m_1}{m_2}=\sqrt3\cdot\dfrac{V_2}{V_1}>\,1{,}5\cdot\dfrac{V_2}{V_1}\), o que confirma a afirmação.

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