E, agora, vamos entrar no último tópico da nossa apostila. Vamos estudar uma aplicação direta de dois conteúdos que estudamos até aqui: impulso e conservação da quantidade de movimento. Iremos separar nosso estudo em três tipos diferentes de colisões: elástica, inelástica e perfeitamente inelástica. Preparados?
Colisão Elástica
Adivinhe qual vai ser nosso exemplo deste tipo de colisão? Uma jogada de sinuca, o jogo que citamos lá na introdução do capítulo. Você lembra como é a mesa desse jogo? Perfeitamente plana, não? Justamente pela mesa ser assim é que se trata de uma colisão elástica. Não acontece a conversão da energia cinética das bolinhas em outros tipos de energia.
Para fazermos a análise, devemos separar as jogadas em dois momentos: o momento em que a bola branca está indo em direção as outras bolinhas e o momento em ela já colidiu com as outras bolas. Antes da colisão, a única bola que possui velocidade (e, consequentemente, momento linear e energia cinética não nulos) é a bolinha branca. Após a colisão, todas as bolinhas passam a ter sua própria velocidade, quantidade de movimento e energia cinética.
O fato superinteressante aqui é que, apesar da aparente desorganização com que as bolinhas passam a se movimentar, se fizermos a soma da quantidade de movimento de todas elas, será exatamente igual à quantidade de movimento que a bolinha branca tinha no início do problema. E a mesma coisa vale para a energia cinética. Neste tipo de colisão, tanto a quantidade de movimento, quanto a energia cinética do sistema permanecem inalteradas! Irado, né?
Essa conservação de momento linear e da energia cinética acontecem porque a mesa de sinuca é um sistema isolado e plano, ou seja, não existe nenhuma força externa aplicada sobre o sistema. Lembra do que era isso? Vimos no capítulo anterior de Energia, se tiver dúvidas, você pode voltar lá e revisar.
Dica salvadora! Quando você estiver tratando de uma colisão elástica entre duas massas iguais, as velocidades são as mesmas.
Colisão Inelástica
Este tipo de colisão difere da anterior em um ponto bem específico: por mais que aqui a quantidade de movimento ainda se conserve, ocorre a dissipação de energia cinética. Normalmente, essa dissipação acontece através de uma deformação que surge no contato entre os corpos. Não entendeu? Vamos te explicar!
Imagine uma estrada onde dois carros estão indo um atrás do outro na mesma direção. Durante um momento de distração do motorista do carro que está atrás, ele acelera demais e acaba encostando no carro da frente. A primeira coisa que vamos avaliar é o que acontece com as velocidades dos carros após essa batida: o carro da frente irá sofrer um impulso causado pelo carro de trás. Sendo assim, sua velocidade aumentará.
Para compensar esse aumento de velocidade e manter conservado o momento linear do sistema com os dois carros, o carro que está atrás vai acabar tendo sua velocidade diminuída. Agora, vamos analisar mais especificamente a batida. Como os carros são feitos de metal, eles vão se amassar (deformar) quando baterem. E é justamente isso que configura uma colisão inelástica: como houve dispersão de energia através da deformação, a energia cinética dos carros não vai se conservar após a batida.
Colisão Perfeitamente Inelástica
Assim como na colisão anterior, aqui também ocorre a dissipação de energia cinética. Mas não é só isso: neste tipo de colisão, ocorre a máxima perda possível de energia cinética. Espera aí, como podemos identificar na prática quando estamos tratando deste tipo de colisão? Existe um detalhe muito importante que nos permite identificar isso, você vai aprendê-lo no exemplo que vamos ver agora.
Imagine dois vagões de trem no trilho, um indo em direção ao outro, de forma que logo eles vão se colidir. A grande jogada aqui é que esses vagões possuem um sistema de acoplamento, então, quando um encostar no outro, eles vão se grudar e passarão a se mover como um objeto só. E essa é justamente a característica deste tipo de colisão: após o impacto, os objetos seguem unidos como se fossem um único corpo. Com isso, irá ocorrer a dissipação máxima da energia cinética:
