Considere que um jogador de tênis consiga fazer a bola atingir uma velocidade de 50 m / s no momento do saque. A massa bola de tênis são 60 g .
b) Estime o módulo da força que a raquete faz na bola sabendo que a colisão durou 0,01 s.

Passo 1

Vamos lá! O enunciado pede para estimar a força que a raquete exerce na bola de tênis durante o saque. Aqui, vamos usar conceitos de Mecânica, especificamente de Quantidade de Movimento e Força. Precisaremos da massa da bola, da velocidade que ela atinge no saque e do tempo de colisão entre a raquete e a bola.

Passo 2

Primeiro, vamos entender que a força exercida pode ser calculada usando a fórmula da quantidade de movimento. A força média (F) é igual à variação da quantidade de movimento (Δp) dividida pelo tempo durante o qual essa variação ocorre (Δt).

Passo 3

A quantidade de movimento § é dada por:
p = m times v
onde:
  • é a massa da bola,
  • é a velocidade da bola.

Passo 4

A variação da quantidade de movimento (Δp) é:
De
Como a bola parte do repouso, a velocidade inicial é 0, então:
De

Passo 5

Agora, substituímos os valores na fórmula da força média:
F = De

Passo 6

Inserindo os valores fornecidos:
  • Massa ( F = 0,06, kg times 50, m/s0,01, s ) = 60 g = 0,06 kg
  • Velocidade final ( ) = 50 m/s
  • Tempo ( ) = 0,01 s

Passo 7

Calculando:
F = 3, kg·m/s0,01, s
F = 300, N

Resposta

A força que a raquete exerce na bola é de 300 newtons.

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