Professor, estou estudando colisões inelásticas e surgiu uma dúvida no caso do pêndulo balístico. Por que, no momento em que o projétil se crava no bloco, a energia cinética não se conserva, mas o momento linear sim? O que impede a conservação da energia nesse instante e por que ainda podemos aplicar a conservação do momento linear nesse tipo de colisão?

Erick...

No pêndulo balístico, a ideia central é separar o fenômeno em dois momentos. No primeiro momento, ocorre a colisão entre o projétil e o bloco. Como o projétil fica cravado no bloco, trata-se de uma colisão perfeitamente inelástica. Nesse tipo de colisão, a energia cinética não se conserva, porque parte dela é transformada em deformação do projétil e do bloco, calor, som e outras formas de energia interna. Por isso, não podemos igualar a energia cinética antes e depois do impacto.

Por outro lado, a quantidade de movimento pode ser conservada nesse instante porque a colisão acontece em um intervalo de tempo muito pequeno. Nesse curto intervalo, as forças internas entre projétil e bloco são muito maiores que as forças externas, como o peso e a tensão na haste ou no fio. Assim, o impulso externo pode ser desprezado, e aplicamos a conservação do momento linear: a quantidade de movimento do projétil antes do impacto é igual à quantidade de movimento do conjunto projétil mais bloco logo após o impacto.

Depois da colisão, quando projétil e bloco passam a se mover juntos e sobem até certa altura, aí sim usamos conservação de energia mecânica, pois a energia cinética do conjunto se transforma em energia potencial gravitacional. Portanto, no pêndulo balístico, usamos conservação da quantidade de movimento durante o impacto e conservação da energia mecânica apenas na subida.