• Caracterizar as colisões elásticas; • Caracterizar as colisões inelásticas; • Diferenciar colisões elásticas e inelásticas; • Identificar as transformações de energia ocorridas nas colisões; • Identificar as colisões elásticas e inelásticas em situações cotidianas.

Uma hora-aula de 50 minutos.

Velocidade; Conservação da Quantidade de Movimento; Energia cinética; Conservação da energia; Conservação da quantidade de movimento.

Sugestão de aula:

A aula deve ser iniciada com a definição de colisões elásticas e inelásticas e demonstração de situações onde ocorrem.
As colisões elásticas são caracterizadas pela conservação da energia cinética, ou seja, o valor da energia cinética do sistema antes da colisão deve ser igual ao valor depois da colisão. De modo geral, esse tipo de colisão ocorre quando os corpos que estão colidindo não sofrem deformações permanentes.
Já as colisões inelásticas são caracterizadas pela perda da energia cinética dos corpos envolvidos, ou seja, a energia cinética do sistema antes da colisão é maior que a energia cinética depois. Isso ocorre em função de parte da energia cinética do sistema se transformar em outras formas de energia (calor, energia sonora, deformação). Se após uma colisão os dois ficarem juntos, temos a situação onde há maior perda de energia cinética possível, este tipo de colisão chamamos de perfeitamente inelástica.
Por outro lado, tanto nas colisões elásticas e inelásticas há conservação da quantidade total de movimento do sistema, ou seja, Qtotal antes= Qtotal depois.
Vale ressaltar que em situações cotidianas, no mundo macroscópico, as colisões são sempre inelásticas, pois sempre há perda de energia cinética. Contudo, algumas colisões podem ser consideradas elásticas, quando essa perda for desprezível. Já no mundo das partículas subatômicas as colisões são quase que sempre consideradas elásticas.
Após esses as definições, apresente figuras de situações reais de colisões e peça aos alunos que anotem no caderno o tipo de colisão representada na figura e as possíveis transformações de energia ocorridas em cada situação.
Analise também as situações onde a colisão pode ser consideradas aproximadamente elásticas. Abaixo algumas sugestões de situações que os alunos podem analisar:

Colisão frontal entre dois carros.

 

 

Colisão de um carro contra um obstáculo.

 

 

 

Bola e rosto se deformando ao colidirem.

Após esse debate os alunos devem acessar http://www.cepa.if.usp.br/walterfendt/phbr/collision_br.htm e realizar algumas simulaç& ;oti lde;es de colisões elásticas e inelásticas, onde poderão visualizar o que ocorrem com a velocidade, a quantidade de movimento e a energia cinética em cada situaç&atil de;o. Essas informações devem ser anotadas no caderno. Abaixo a figura ilustra a simulação existem nesse endereço:

 

Como existem muitas possibilidades de combinar massas e velocidades para realizar a simulação, sugerimos algumas:

1) Colisão elástica com vagões de mesma massa, simular com os seguintes valores de velocidade:
1.1) Vagão 1 v=0,2 m/s e vagão 2 v= 0 m/s;
1.2) Vagão 1 v=0,2 m/s e vagão 2 v= -0,2 m/s;
1.3) Vagão 1 v=0,2 m/s e vagão 2 v= -0,3 m/s;

2) Colisões inelásticas com vagões de mesma massa, simular com os seguintes valores de velocidade:

2.1) Vagão 1 v=0,2 m/s e vagão 2 v= 0 m/s;
2.2) Vagão 1 v=0,2 m/s e vagão 2 v= -0,2 m/s;
2.3) Vagão 1 v=0,2 m/s e vagão 2 v= -0,3 m/s;

3) Colisões inelásticas com vagões de massa diferentes, simular com os seguintes valores de velocidade:

3.1) Vagão 1 v=0,2 m/s e vagão 2 v= -0,2 m/s;

Durante as simulações as seguintes questões podem ser debatidas:

1) O momento linear total conservou-se na colisão elástica? Justifique.
2) A energia cinética total conservou-se na colisão elástica? Justifique.
3) O momento linear total conservou-se na colisão inelástica? Justifique.
4) A energia cinética total conservou-se na colisão inelástica? Por quê?
 

Atividades complementares:

Se em sua escola tiver um trilho de ar, estas situações podem ser demonstradas nele. Isso pode facilitar a compreensão do tema.
 

http://www.cepa.if.usp.br/walterfendt/phbr/collision_br.htm (neste site é possível simular colisões elásticas e inelásticas observando a conservação da quantidade de movimento, energia e como se comporta a velocidade em cada situação); http://br.geocities.com/saladefisica3/laboratorio/colisoes/colisoes.htm (apresenta uma simulação de colisões elásticas e inelásticas assim como um pequeno texto apresentando a teoria relacionada ao tema); faraday.fc.up.pt/Faraday/Recursos/webfisica/posters_fisica_sec_XXI/poster_04.pdf/download (apresenta um texto sobre a transferência de energia ocorridas nas colisões); http://www.diaadia.pr.gov.br/tvpendrive/modules/mylinks/viewcat.php?cid=40&min=0ℴby=titleA&show=5 (neste site você poderá acessar outras fotos de colisões que podem ser utilizados em sala).

Dividir a turma em 7 grupos onde cada um vai analisar uma situação simulada, demonstrando algebricamente a conservação da quantidade de movimento total do sistema, a conservação da energia cinética ( caso ocorra) e o que ocorre com a velocidade em cada situação antes e depois da colisão.