Questão de Física — Dinâmica — CESPE / CEBRASPE 2019

Conservação da quantidade de movimento em colisões

✅ CERTO. A afirmação está correta: em um sistema isolado, sem forças externas resultantes, a quantidade de movimento total (a soma vetorial das quantidades de movimento de cada veículo) permanece constante antes e depois da colisão. Essa é a essência da lei de conservação da quantidade de movimento, um princípio fundamental da Mecânica Clássica.

A quantidade de movimento (ou momento linear) de um corpo é definida como o produto de sua massa pela sua velocidade: $\vec{Q} = m \cdot \vec{v}$. É uma grandeza vetorial, ou seja, possui módulo, direção e sentido. Para um sistema de partículas (como os dois veículos), a quantidade de movimento total é a soma vetorial das quantidades de movimento individuais: $\vec{Q}_{total} = \vec{Q}_1 + \vec{Q}_2$.

A lei de conservação afirma que, se o sistema estiver isolado — não houver troca de matéria com o meio externo e a resultante das forças externas for nula —, a quantidade de movimento total do sistema permanece constante. Isso decorre diretamente da 2ª e da 3ª Lei de Newton: a variação da quantidade de movimento de um corpo é igual ao impulso da força resultante sobre ele ($\vec{I} = \Delta\vec{Q}$); se não há forças externas, o impulso externo é nulo e a quantidade de movimento total não varia. As forças internas da colisão (entre os dois veículos) formam pares ação-reação, que se cancelam mutuamente no somatório, não alterando o momento total.

É crucial distinguir a conservação da quantidade de movimento da conservação da energia cinética. Em uma colisão, a quantidade de movimento sempre se conserva (em sistema isolado), mas a energia cinética pode não se conservar. Em colisões inelásticas, parte da energia cinética é transformada em outras formas de energia (calor, som, deformação permanente). Na colisão perfeitamente inelástica, os corpos ficam grudados após o choque e a perda de energia cinética é máxima. A questão não especifica o tipo de colisão, mas isso é irrelevante para a conservação da quantidade de movimento, que vale para todos os tipos.

A pegadinha que a banca explora é justamente essa: o candidato pode confundir a conservação da quantidade de movimento com a conservação da energia cinética, achando que, como a energia cinética não se conserva em colisões inelásticas, a quantidade de movimento também não se conservaria. Mas são grandezas independentes: a quantidade de movimento se conserva em qualquer colisão em sistema isolado, enquanto a energia cinética só se conserva em colisões elásticas.

Alternativa C — ✅ CERTO ⟵ GABARITO

A afirmativa está correta. Ela descreve exatamente a condição para a conservação da quantidade de movimento: sistema isolado, sem troca de matéria e sem forças externas. Nessas condições, a soma vetorial das quantidades de movimento dos dois veículos antes da colisão é igual à soma vetorial após a colisão. A lei de conservação da quantidade de movimento é um dos princípios mais fundamentais da Física, aplicável a qualquer tipo de colisão (elástica, inelástica ou perfeitamente inelástica).

Alternativa E — ❌ Incorreta

A afirmativa está incorreta, pois contradiz diretamente a lei de conservação da quantidade de movimento. Em um sistema isolado, a quantidade de movimento total é sempre constante, independentemente das forças internas que atuam durante a colisão. As forças internas (entre os veículos) não alteram o momento total do sistema, pois formam pares ação-reação que se cancelam. A energia cinética pode não se conservar, mas a quantidade de movimento sim.

Gabarito: letra C (CERTO).