Uma bola de 0,80 kg está se movendo horizontalmente com uma velocidade de 4,0 m / s quando se choca com uma parede vertical e ricochetela com uma velocidade de 3,0 m / s. Sabendo que o tempo de contato da bola com a parede foi de 2,0 ms, determine:
b) a intensidade da força média exercida pela parede sobre a bola.

Passo 1

Então, galera! A gente tem um exercício de física que envolve colisão e força. A situação é a seguinte: uma bola de 0,80 kg está se movendo na horizontal a 4,0 m/s e bate numa parede vertical, ricocheteando com uma velocidade de 3,0 m/s no sentido oposto. O tempo que a bola ficou em contato com a parede foi de 2,0 milissegundos (ms). A gente precisa descobrir a intensidade da força média que a parede exerceu sobre a bola. Para resolver isso, vamos usar conceitos de impulso e quantidade de movimento.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é quantidade de movimento. Ela é dada por:
p = m cdot v
onde é a massa e é a velocidade.
Aqui, a massa da bola é 0,80 kg. A velocidade inicial ( ) é 4,0 m/s para a direita, e a velocidade final ( ) é 3,0 m/s para a esquerda. Vamos considerar para a direita como positivo, então a velocidade final será -3,0 m/s.

Passo 3

Agora, vamos calcular a quantidade de movimento inicial ( pi = m cdot vi = 0,80 , kg times 4,0 , m/s = 3,2 , kg·m/s ) e a final ( pf = m cdot vf = 0,80 , kg times (-3,0 , m/s) = -2,4 , kg·m/s ):

Passo 4

O impulso é a mudança na quantidade de movimento e também é igual à força média multiplicada pelo tempo de contato:
I = Fmédia cdot Deé
Vamos calcular De:

Passo 5

Agora, sabemos que o impulso também é:
I = Fmédia cdot Deé
Queremos encontrar Fmédia = IDeé, então rearranjamos a fórmula:
Deé
O tempo de contato ( ) é de 2,0 ms, que em segundos fica:

Passo 6

Substituindo os valores na fórmula:
Fmédia = -5,6 , kg·m/s2,0 times 10^-3 , s = -2800 , N é
O sinal negativo indica que a força está na direção oposta ao movimento inicial da bola, ou seja, empurra a bola para trás.

Resposta

A intensidade da força média exercida pela parede sobre a bola é de 2800 N.

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