Um bloco de massa
está deslizando sobre uma superfície horizontal lisa com velocidade de
quando colide com uma parede e ricocheteia com uma velocidade de
. Suponha que o tempo de contato com a parede seja 0.02 s . Qual foi a força média exercida pela parede no bloco durante a colisão?
Passo 1
Beleza, vamos entender o que o enunciado está pedindo. A gente tem um bloco de massa
que está deslizando numa superfície sem atrito com uma velocidade inicial de
. Esse bloco bate numa parede e volta com uma velocidade de
(o sinal negativo indica que a direção da velocidade mudou). O tempo de contato com a parede foi de
. Queremos descobrir qual foi a força média que a parede exerceu no bloco durante essa colisão. Para resolver, vamos usar conceitos de física relacionados a força, massa, velocidade e tempo de contato.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a variação da velocidade do bloco. A variação da velocidade (
) é a diferença entre a velocidade final (
) e a velocidade inicial (
):
Substituindo os valores:
Passo 3
Agora, vamos calcular a aceleração média (
) do bloco durante o impacto. A aceleração média é dada pela variação da velocidade dividida pelo tempo de contato (
):
Substituindo os valores:
O sinal negativo indica que a aceleração está na direção oposta ao movimento inicial, ou seja, a força está desacelerando o bloco.
Passo 4
Com a aceleração média, podemos agora calcular a força média (
) exercida pela parede no bloco usando a segunda lei de Newton:
Substituindo os valores:
O sinal negativo indica que a força está na direção contrária ao movimento inicial do bloco.
Resposta
A força média exercida pela parede no bloco durante a colisão foi de
. Isso significa que a parede exerceu uma força de
no sentido oposto ao movimento do bloco.