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ITA · Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) 2023

Questão 3 — Física: Centro de Massa e Coeficiente de Restituição

Física Centro de Massa e Coeficiente de Restituição

ITA 2023 Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2024 — 1ª Fase (Física, Português, Inglês, Matemática e Química)

Gabarito disponível

Texto-base:
Quando necessário, use os seguintes valores para as constantes:
Aceleração local da gravidade g = 10 m/s². Velocidade da luz no vácuo c = 3,0×10⁸ m/s.
Constante de gravitação universal G = 6,7 ×10⁻¹¹ N.m²/kg³.
Massa da Terra M_Terra = 6,0 ×10²⁴ kg. Raio da Terra R_Terra = 6,4 ×10⁶ m.
Aproximações numéricas: √60 ≈ 7,7. (1 + x)ⁿ ≈ 1 + nx quando |x| ≪ 1.

Uma esfera de raio R possui uma cavidade esférica interna de raio R/2 conforme mostra a figura. A cavidade tangencia internamente a esfera no seu ápice A, que está a uma altura H = 15R do ponto S, localizado no solo verticalmente abaixo. Os dois centros de curvatura e o ponto A se encontram na linha vertical que passa por S. A esfera é então abandonada de seu repouso em queda livre, atinge o solo em S e inverte seu movimento.
Esfera cinza de raio R com cavidade esférica branca de raio R/2 tangente internamente no ponto A, no topo; linha tracejada vertical liga A ao ponto S no solo; à esquerda, eixo vertical com H no nível de A e H = 0 no solo.
Considerando que a distribuição de massa é homogênea na região sólida do objeto e que o coeficiente de restituição da colisão é 0,80, a altura máxima alcançada pelo centro de massa da esfera após a colisão é aproximadamente igual a:
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Gabarito: C

Fonte: Gabarito preliminar: Gabarito ITA — Vestibular 2024 — 1ª fase