Uma bola de beisebol de 150 g é arremessada a 20 m/s. Ela é rebatida diretamente de volta para o arremessador a 40 m/s. Qual é o valor médio da força que o bastão exerce sobre a bola? A duração da colisão é de 6,0 ms. Dica: Trate a bola de beisebol como uma partícula e a interação, como uma colisão. Selecione uma alternativa: a) 1. 200 N. B) 1. 500 N. C) 1. 800 N. D) 2. 400 N. E) 2. 600 N

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre uma bola de beisebol que é arremessada e depois rebatida de volta. A gente precisa descobrir qual foi a força média que o bastão exerceu sobre a bola durante essa colisão. Para resolver isso, vamos usar conceitos de momento linear e impulso, que são partes da física que tratam de como a força age sobre objetos em movimento. A gente vai precisar converter algumas unidades também, como gramas para quilogramas e milissegundos para segundos.

Passo 2

Primeiro, vamos entender as informações que temos:
  • Massa da bola: 150 g, que em quilogramas fica 0,150 , kg (já que 1 , kg = 1000 , g).
  • Velocidade inicial da bola: 20 m/s (em direção ao arremessador).
  • Velocidade final da bola: 40 m/s (de volta para o arremessador, ou seja, na direção oposta).
  • Duração da colisão: 6,0 ms, que em segundos é 0,006 , s (pois 1 , s = 1000 , ms).

Passo 3

Agora, vamos calcular a variação da velocidade da bola. Como a bola muda de direção, a velocidade final vai ser negativa em relação à inicial:
De
O sinal negativo indica que a direção mudou.

Passo 4

Com a variação da velocidade, podemos achar a variação do momento linear ( De) usando a fórmula:
De
Esse valor negativo também mostra a mudança de direção.

Passo 5

Sabemos que o impulso ( J) é igual à variação do momento linear:
J = Deé
Queremos encontrar a força média ( Fmédiaé), então rearranjamos a fórmula:
Fmédia = Deé
O sinal negativo indica a direção da força, mas como estamos interessados no valor da força, vamos considerar apenas o valor absoluto.

Resposta

A força média que o bastão exerceu sobre a bola é 1.500 N. (Alternativa B)

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