Uma bola de
está se movendo horizontalmente com uma velocidade de
quando se choca com uma parede vertical e ricochetela com uma velocidade de 3,0
. Sabendo que o tempo de contato da bola com a parede foi de
, determine:
b) a intensidade da força média exercida pela parede sobre a bola.
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:
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 (
) e a final (
):
Passo 4
O impulso é a mudança na quantidade de movimento e também é igual à força média multiplicada pelo tempo de contato:
Vamos calcular
:
Passo 5
Agora, sabemos que o impulso também é:
Queremos encontrar
, então rearranjamos a fórmula:
O tempo de contato (
) é de 2,0 ms, que em segundos fica:
Passo 6
Substituindo os valores na fórmula:
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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