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 .

Exercícios relacionados

Uma metralhadora atira várias balas de com velocidade de . Suponha que a frequência de saída das balas seja de 250 balas por minuto. Calcule o valor da força média exercida pelo atirador para sustentar a metralhadora.
Um veículo espacial está viajando a em relação à Terra, quando o motor de descarga do foguete é desengatado, retrocedendo com velocidade de relativamente ao módulo de comando. A massa do motor é quatro vezes maior que a massa do módulo. Qual é o valor da velocidade do módulo de comando logo após a separação?
Três partículas possuem as seguintes massas e coordenadas: ; .
Encontre a posição deste sistema de partículas.
Uma arma atira um projétil, com velocidade de , formando um ângulo de com a horizontal. No ponto mais alto da trajetória, o projétil explode em dois fragmentos de massas iguais. Um fragmento, cuja velocidade imediatamente após a explosão é zero, cai verticalmente. Supondo que o terreno seja plano, a que distância da arma cairá o outro fragmento?