Uma espingarda atira 10 balas de
por segundo com velocidade de
. As balas param no interior de uma parede rígida. (a) Calcule o valor do momento linear de cada bala. (b) Calcule a energia cinética de cada bala. © Qual é o valor da força média exercida pelas balas sobre a parede?
Passo 1
Vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma espingarda que dispara 10 balas por segundo, cada uma com massa de
e velocidade de
. As balas param ao atingir uma parede rígida. Vamos precisar usar conceitos de momento linear, energia cinética e força média para resolver as partes (a), (b) e ©.
Passo 2
Parte (a): Calcular o valor do momento linear de cada bala.
O momento linear (
) de um objeto é calculado pela fórmula:
onde:
-
é a massa do objeto, -
é a velocidade do objeto.
Primeiro, vamos converter a massa de gramas para quilogramas:
Agora, aplicamos a fórmula:
Passo 3
Parte (b): Calcular a energia cinética de cada bala.
A energia cinética (
) é dada por:
onde:
-
é a massa, -
é a velocidade.
Usando os mesmos valores:
Passo 4
Parte ©: Calcular o valor da força média exercida pelas balas sobre a parede.
Para encontrar a força média (
), vamos usar a relação entre força, mudança de momento e tempo:
onde:
-
é a mudança no momento linear, -
é o intervalo de tempo.
Cada bala tem um momento de
e para parar, a mudança de momento é igual a esse valor (já que a bala vai de
para 0).
Como a espingarda dispara 10 balas por segundo, o tempo entre cada bala é:
Aplicando na fórmula:
Resposta
(a) O momento linear de cada bala é
.
(b) A energia cinética de cada bala é
.
© A força média exercida pelas balas sobre a parede é
.
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.
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