No Campeonato Mundial de Voleibol Feminino de 2018, Thaísa Menezes, com uma altura de
, era a jogadora mais alta da Seleção Brasileira. Ao receber um levantamento perfeito de Dani Lins, Thaísa corta a bola de
quando a bola esta a
do chão e com uma velocidade (escalar) de
. Ela faz
de trabalho no processo. Desprezando a resistência do ar:
(d) Determine a energia mecânica da bola quando bate no chão no lado oposto da rede.
(d) Determine a energia mecânica da bola quando bate no chão no lado oposto da rede.
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão tá pedindo! A gente precisa encontrar a energia mecânica da bola de vôlei quando ela bate no chão depois que a Thaísa faz um corte. Para isso, vamos usar conceitos de energia cinética, energia potencial e trabalho. Vamos precisar calcular cada uma dessas energias e ver como elas se relacionam.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a energia cinética inicial da bola. A energia cinética (KE) é a energia que um objeto tem devido ao seu movimento. A fórmula para calcular é:
Onde:
-
(massa da bola) -
(velocidade da bola)
Vamos substituir os valores:
Passo 3
Agora, vamos calcular a energia potencial gravitacional inicial da bola. A energia potencial (PE) é a energia que um objeto tem devido à sua posição. A fórmula é:
Onde:
-
(massa da bola) -
(aceleração da gravidade) -
(altura da bola)
Substituindo os valores:
Passo 4
A Thaísa fez um trabalho de
na bola. O trabalho realizado vai aumentar a energia total da bola. Então, a energia total inicial (
) é a soma da energia cinética inicial, da energia potencial inicial e do trabalho realizado:
Passo 5
Quando a bola bate no chão, a energia potencial final é zero (já que a altura é zero). Então, toda a energia mecânica final será a energia cinética final (
):
Resposta
A energia mecânica da bola quando ela bate no chão no lado oposto da rede é aproximadamente 15,10 joules.