Colisão (Física)

Colisão é o choque entre corpos no qual ocorre a conservação da quantidade de movimento. Ela pode ser elástica, inelástica ou perfeitamente inelástica.

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  Colisão é o choque entre corpos no qual ocorre a conservação da quantidade de movimento. Uma das aplicações mais importantes do conceito de quantidade de movimento é encontrada no estudo de interações de curta duração, entre partes de um sistema (ou conjunto) de corpos, como ocorre em uma explosão ou em uma colisão. Em toda colisão há a conservação da quantidade de movimento do sistema.

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  O que diferencia os tipos de colisões é a conservação da energia cinética. Se a energia cinética se conserva, a colisão será elástica. Se a energia cinética não se conserva, a colisão será inelástica. E se a energia cinética é totalmente perdida, a colisão será perfeitamente inelástica.

Leia também: Afinal, o que é quantidade de movimento?

Tópicos deste artigo

Resumo sobre colisão

  • Colisão é o fenômeno que ocorre num intervalo de tempo curto em que corpos se chocam e ocorre a conservação da quantidade de movimento. 
  • Ela pode ser elástica, inelástica ou perfeitamente inelástica.
    • Colisão elástica: ocorre quando há a conservação da energia cinética.
    • Colisão inelástica: ocorre quando não há a conservação da energia cinética.
    • Colisão perfeitamente inelástica: ocorre quando há a perda total da energia cinética.
  • Para toda colisão: \(\sum Q_{\text{antes}} = \sum Q_{\text{depois}} \)
  • Colisão elástica: \(\sum E_{c\,(\text{antes})} = \sum E_{c\,(\text{depois})}\)
  • Colisão inelástica: \(\sum E_{c\,(\text{antes})} > \sum E_{c\,(\text{depois})} \)
  • Coeficiente de restituição: \(e = \frac{\text{Velocidade relativa de afastamento}}{\text{Velocidade relativa de aproximação}} \)

O que é colisão?

Representação gráfica do processo de colisão. colisao-inelastica situacoes-colisao
Em toda colisão, ocorre a conservação da quantidade de movimento.[1]

Uma colisão (ou choque) é um evento que ocorre num intervalo de tempo muito pequeno, num sistema isolado de forças externas que apresenta a conservação da quantidade de movimento do sistema composto pelos corpos que colidem.

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Tipos de colisão

As colisões podem ser elásticas, inelásticas ou perfeitamente inelásticas.

→ Colisão elástica

Bolas de bilhar (sinuca) se chocando, um exemplo de colisão elástica, um dos tipos de colisão.
As bolas de bilhar sofrem colisões praticamente elásticas.[2]

A colisão elástica ocorre quando há a conservação da energia cinética, ou seja, a energia cinética do sistema antes da colisão é igual à energia cinética após a colisão. Quando dois corpos que se movem em sentidos contrários sofrem uma colisão elástica, os corpos vão para direções contrárias depois da colisão, sem haver a deformação deles e sem ocorrer a perda da energia cinética do sistema. Um exemplo de colisão praticamente elástica é a colisão entre as bolas de bilhar, feitas de um material duro que praticamente não se deforma durante a colisão.

→ Colisão inelástica

Bolas de bilhar (sinuca) se chocando, um exemplo de colisão elástica, um dos tipos de colisão. Ilustração mostrando a colisão entre dois carros, um exemplo de colisão inelástica, um dos tipos de colisão.
A maior parte das colisões do cotidiano é inelástica.

Colisão inelástica ocorre quando não há a conservação da energia cinética do sistema, ou seja, a energia cinética do sistema antes da colisão não é igual à energia cinética após a colisão. A maioria das colisões é inelástica. Nesse tipo de colisão, a energia pode ser transformada em outro tipo de energia, por exemplo, em energia térmica, resultando no aumento da temperatura dos objetos que sofreram a colisão, ou em energia sonora, resultando em um som alto decorrente da colisão.

→ Colisão perfeitamente inelástica

Às vezes, os corpos que sofrem a colisão permanecem unidos após ela. Nesses casos, a colisão é denominada perfeitamente inelástica e apresenta perda máxima da energia cinética.

e também: Qual é a lei de conservação de quantidade de movimento?

Fórmulas da colisão

Para todos os tipos de colisões, temos que o somatório da quantidade de movimento do sistema antes da colisão é igual ao somatório da quantidade de movimento do sistema depois da colisão:

\(\sum Q_{\text{antes}} = \sum Q_{\text{depois}} \)

Já quanto à energia cinética, temos que:

  • Colisão elástica: o somatório da energia cinética do sistema antes da colisão é igual ao somatório da energia cinética do sistema depois da colisão:

\(\sum E_{c\ (\text{antes})} = \sum E_{c\ (\text{depois})} \)

  • Colisão inelástica: o somatório da energia cinética do sistema antes da colisão é maior que o somatório da energia cinética do sistema depois da colisão:

\(\sum E_{c\ (\text{antes})} > \sum E_{c\ (\text{depois})} \)

Processo de colisão na Física

As colisões podem ocorrer com um corpo em movimento e outro parado, podem ocorrer com corpos se movendo em sentidos contrários ou com corpos se movendo no mesmo sentido. Podemos separar esse evento em três grandes momentos: o instante antes da colisão, o instante durante a colisão e o instante depois da colisão. Em todos os instantes, a quantidade de movimento é conservada.

Ilustração representativa das situações de colisão.
As colisões podem ser separadas em três eventos: antes, durante e depois da colisão.

Coeficiente de restituição

Uma maneira prática de identificar se uma colisão é elástica, inelástica ou perfeitamente inelástica consiste em tomar por base a velocidade relativa de afastamento (depois) e a velocidade relativa de aproximação (antes). A relação entre os módulos dessas duas velocidades chama-se coeficiente de restituição (e):

\(e = \frac{\text{Velocidade relativa de afastamento}}{\text{Velocidade relativa de aproximação}} \)

Assim, de acordo com o valor do coeficiente de restituição, obtemos o tipo de colisão:

  • Colisão elástica: e = 1
  • Colisão inelástica: e < 1
  • Colisão perfeitamente inelástica: e = 0

A seguir, separamos uma tabela que resume as diferenças básicas entre colisões elásticas, inelásticas e perfeitamente inelásticas:

 

Colisão elástica

Colisão inelástica

Colisão perfeitamente inelástica

Coeficiente de restituição

e = 1

0 < e < 1

e = 0

Energia

Conserva-se

Dissipação parcial

Dissipação máxima

Quantidade de movimento

Constante

Constante

Constante

Exercícios resolvidos sobre colisão

Questão 1

(Fuvest) Um vagão, A, de 10.000 kg de massa, move-se com velocidade igual a 0,4 m/s sobre trilhos horizontais, sem atrito, até colidir com outro vagão, com massa de 20.000 kg, inicialmente em repouso. Após a colisão, o vagão A fica parado. A energia cinética final do vagão B vale:

A) 100 J

B) 200 J

C) 400 J

D) 800 J

E) 1600 J

Resolução:

Alternativa C.

Usando a conservação da quantidade de movimento:

\(\sum Q_{\text{antes}} = \sum Q_{\text{depois}}\)

\(m_A \cdot v_A = m_B \cdot v_B \)

\(0{,}4 \cdot 10.000 = 20.000 \cdot v_B \)

\(v_B = \frac{4000}{20.000} \)

\(v_B=0,2 m/s\)

Então, a energia cinética final do vagão B será:

\(E_{c(B)} = \frac{m_B \cdot v_B^2}{2} \)

\(E_{c(B)} = \frac{20.000 \cdot (0,2)^2}{2} \)

\(E_{c(B)} = 400\ \text{J} \)

Questão 2

(E. F. E. Itajubá-MG) Uma esfera de 2,0 kg de massa é solta, a partir do repouso, de uma altura de 9,0 m e, após bater no solo, retorna a uma altura de 4,0 m. Considerando g = 10 m/s2, determine:

A) o tipo de choque;

B) o coeficiente de restituição nesse choque;

C) a perda de energia cinética no choque.

Resolução:

A) É uma colisão inelástica, pois não houve conservação da energia cinética.

B) Aplicando o teorema da conservação da energia mecânica no intervalo anterior à colisão, obtemos:

\(m \cdot g \cdot h_i = \frac{m \cdot v_{\text{antes}}^2}{2}\)

\(v_{\text{antes}} = \sqrt{2 \cdot g \cdot h_i} \)

Da mesma forma, concluímos que:

\(v_{\text{depois}} = \sqrt{2 \cdot g \cdot h_f} \)

As velocidades da esfera, antes e depois da colisão, são as próprias velocidades relativas, uma vez que o solo permanece em repouso. Portanto:

\(e = \frac{v_{\text{depois}}}{v_{\text{antes}}} \)

\(e = \frac{\sqrt{2 \cdot g \cdot h_f}}{\sqrt{2 \cdot g \cdot h_i}} \)

\(e = \sqrt{\frac{h_f}{h_i}} \)

\(e = \sqrt{\frac{4}{9}} \)

\(e = \frac{2}{3}\)

\(e=0,667\)

C) A energia mecânica antes da colisão é dada por:

\(E_{m\ (\text{antes})} = m \cdot g \cdot h_i \)

\(E_{m\ (\text{antes})} = 2 \cdot 10 \cdot 9 \)

\(E_{m\ (\text{antes})} = 180\ \text{J}\)

E a energia mecânica depois da colisão é dada por:

\(E_{m\ (\text{depois})} = m \cdot g \cdot h_f \)

\(E_{m\ (\text{depois})} = 2 \cdot 10 \cdot 4 \)

\(E_{m\ (\text{depois})} = 80\ \text{J} \)

Portanto, a perda de energia será:

\(E_{m\ (\text{antes})} - E_{m\ (\text{depois})} = 180 - 80 \)

\(E_{m\ (\text{antes})} - E_{m\ (\text{depois})} = 100\ \text{J}\)

Créditos de imagem

[1] Sharayanan / Wikimedia Commons (reprodução)

[2] No-w-ay / H. Caps / Wikimedia Commons (reprodução)

Fontes

CARRON, Wilson; GUIMARÃES, Osvaldo. As faces da física (vol. único). 1. ed. Moderna, 1997.

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Mecânica (vol. 1). 9 ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2012.

NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica: Mecânica (vol. 1). 5 ed. São Paulo: Editora Blucher, 2015.    

Escritor do artigo
Escrito por: Robson Alves Dantas Robson Alves Dantas é bacharel em Física pela Universidade Federal da Paraíba (UFPB) e mestre em Física pela Universidade Federal da Paraíba (UFPB), na área de teoria quântica de campos.
Deseja fazer uma citação?
DANTAS, Robson Alves. "Colisão (Física)"; Brasil Escola. Disponível em: /fisica/colisoes.htm. o em 28 de maio de 2025.
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Lista de exercícios


Exercício 1

Quando uma pessoa dispara uma arma vemos que ela sofre um pequeno recuo. A explicação para tal fenômeno é dada:

a) pela conservação da energia.

b) pela conservação da massa.

c) pela conservação da quantidade de movimento do sistema.

d) pelo teorema do impulso.

e) pelo teorema da energia cinética.

VER TODAS AS QUESTÕES
Exercício 2

Supondo que uma arma de massa 1kg dispare um projétil de massa 10g com velocidade de 400 m/s, calcule a velocidade do recuo dessa arma.

a) -2 m/s

b) -4 m/s

c) -6 m/s

d) -8 m/s

e) -10 m/s
 

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Exercício 3

(Cesgranrio-RJ)  

Um carrinho de massa m1 = 2,0 kg, deslocando-se com velocidade V1 = 6,0 m/s sobre um trilho horizontal sem atrito, colide com outro carrinho de massa m2 = 4,0 kg, inicialmente em repouso sobre o trilho. Após a colisão, os dois carrinhos se deslocam ligados um ao outro sobre esse mesmo trilho. Qual a perda de energia mecânica na colisão?

a) 0 J

b) 12 J

c) 24 J

d) 36 J

e) 48 J 

VER TODAS AS QUESTÕES
Exercício 4

(FUVEST)

Uma partícula se move com velocidade uniforme V ao longo de uma reta e choca-se frontalmente com outra partícula idêntica, inicialmente em repouso. Considerando o choque elástico e desprezando atritos, podemos afirmar que, após o choque:

a) as duas partículas movem-se no mesmo sentido com velocidade V/2.

b) as duas partículas movem-se em sentidos opostos com velocidades – V e + V.

c) a partícula incidente reverte o sentido do seu movimento, permanecendo a outra em repouso.

d) a partícula incidente fica em repouso e a outra se move com velocidade v.

e) as duas partículas movem-se em sentidos opostos com velocidades – v e 2v. 

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