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:
De
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:
Fmédia = m cdot Deé
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:
Fmédia = 0,145 , kg times (-70 , m/s)0,01 , s = -10,15 , kg cdot m/s0,01 , s = -1015 , N é

Resposta

A intensidade da força média aplicada pelo bastão à bola é de $ 1015 , N $.

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