Um pêndulo balístico é um dispositivo utilizado para medir a velocidade de um projétil quando ele deixa o cano de uma arma. Esta velocidade é chamada de velocidade de saída do projétil. Um projétil de massa é disparado horizontalmente contra um bloco de madeira de massa que forma o peso de um pêndulo. O projétil penetra no bloco e o observador mede então a altura máxima atingida pelo conjunto formado pelo bloco e pelo projétil. Responda:
Alguma grandeza é conservada nesta colisão? Por quê?
Qual é a velocidade do sistema projétil + bloco imediatamente após a colisão sabendo que o sistema atinge a altura máxima de ?
Qual é a velocidade inicial do projétil?
Passo 1
Esta colisão é inelástica uma vez que o projétil fica preso dentro do bloco.
A única grandeza conservada é então o momento linear, pois durante o processo de colisão o somatório de todas as forças que atuam no sistema é nulo.
Passo 2
Após a colisão, e considerando que o projétil está parado dentro do bloco, podemos aplicar a conservação de energia mecânica:
Como
E
E a velocidade na altura máxima é zero, temos que
Assim,
Logo:
Substituindo os valores chegamos em
Passo 3
A velocidade inicial do projétil é dada pela conservação do momento. Então, temos que:
Consequentemente:
Substituindo o valor das massas e da velocidade final que acabamos de encontrar chegamos em:
Resposta
O momento linear, pois o somatório de todas as forças que atuam no sistema é nulo.