Uma bola de beisebol, de massa igual a 0,145 kg, é atirada por um lançador com velocidade de 30 m/s. O bastão de um rebatedor toma contato com a bola durante 0,01 segundo e a rebate com velocidade de 40 m/s na direção do lançador. Determine a intensidade da força média aplicada pelo bastão à bola.
Passo 1
Vamos resumir a questão: temos uma bola de beisebol com massa de 0,145 kg que é lançada por um jogador a uma velocidade de 30 m/s. O bastão de outro jogador pega a bola durante 0,01 segundo e a rebate com uma velocidade de 40 m/s na direção contrária. Nosso objetivo é descobrir qual é a força média que o bastão aplica na bola.
Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de física relacionados a mudança de quantidade de movimento e a força média. Especificamente, vamos utilizar a segunda lei de Newton aplicada à variação do momento linear.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar os dados fornecidos:
- Massa da bola, $ m = 0,145 , kg $
- Velocidade inicial da bola, $ u = 30 , m/s $ (direção do lançamento)
- Velocidade final da bola após o contato com o bastão, $ v = -40 , m/s $ (a direção é oposta, por isso o sinal negativo)
- Tempo de contato, $ \Delta t = 0,01 , s $
Passo 3
Agora, precisamos calcular a mudança na velocidade da bola. A variação da velocidade é dada por:
O sinal negativo indica que a direção da velocidade mudou.
Passo 4
A força média aplicada pode ser encontrada usando a segunda lei de Newton na forma da variação da quantidade de movimento:
Onde:
- $ m $ é a massa da bola
- $ \Delta v $ é a mudança na velocidade
- $ \Delta t $ é o tempo de contato
Passo 5
Substituindo os valores na fórmula:
Resposta
A intensidade da força média aplicada pelo bastão à bola é de $ 1015 , N $.