Um bloco de massa m=5 kg está deslizando sobre uma superfície horizontal lisa com velocidade de 10 m s^-1 quando colide com uma parede e ricocheteia com uma velocidade de -6 ms^-1. 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 m = 5 kg que está deslizando numa superfície sem atrito com uma velocidade inicial de 10 m/s. Esse bloco bate numa parede e volta com uma velocidade de -6 m/s (o sinal negativo indica que a direção da velocidade mudou). O tempo de contato com a parede foi de 0,02 s. 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 ( De) é a diferença entre a velocidade final ( vf) e a velocidade inicial ( vi):
De
Substituindo os valores:
De

Passo 3

Agora, vamos calcular a aceleração média ( a) do bloco durante o impacto. A aceleração média é dada pela variação da velocidade dividida pelo tempo de contato ( De):
a = De
Substituindo os valores:
a = -16 m/s0,02 s = -800 m/s^2
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 ( Fmédiaé) exercida pela parede no bloco usando a segunda lei de Newton:
Fmédia = m cdot a é
Substituindo os valores:
Fmédia = 5 kg cdot (-800 m/s^2) = -4000 N é
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 -4000 N. Isso significa que a parede exerceu uma força de 4000 N no sentido oposto ao movimento do bloco.

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