Suponha que você jogue uma bola de massa igual a
contra uma parede. Ela colide com a parede quando está se movendo horizontalmente para a esquerda a
, retornando horizontalmente para a direita a
. Sabendo que a bola permanece em contato com a parede durante
, ache a força horizontal média, módulo e direção, que a parede exerce sobre a bola durante a colisão.
Passo 1
Vamos resolver um problema de física envolvendo colisão. Temos uma bola com massa de
que se move horizontalmente para a esquerda a
e, após colidir com a parede, retorna para a direita a
. A bola fica em contato com a parede por
. Precisamos encontrar a força horizontal média, tanto seu módulo quanto sua direção, que a parede exerce sobre a bola durante a colisão. Para isso, vamos utilizar conceitos de momentum (quantidade de movimento) e força média.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a quantidade de movimento (
) de um objeto é dada por:
onde:
-
é a massa, -
é a velocidade.
A mudança na quantidade de movimento (
) é igual ao impulso (
) aplicado:
onde:
-
é a velocidade inicial, -
é a velocidade final.
Passo 3
Sabemos que o impulso também é igual à força média (
) multiplicada pelo tempo de contato (
):
Portanto, podemos igualar as duas expressões para encontrar a força média:
Passo 4
Vamos inserir os valores fornecidos:
Passo 5
Calculando a mudança na velocidade:
Passo 6
Agora, calculamos a força média:
Resposta
A força horizontal média que a parede exerce sobre a bola durante a colisão tem módulo de
e atua na direção para a esquerda.
Exercícios relacionados
(2 pontos) A energia potencial de um corpo restrito ao eixo x é dada por
, onde
está em joules e
está em metros. (a) Determine a força
associada a esta função energia potencial. (b) Supondo que não haja outras forças atuando sobre o corpo, em que posições o corpo está em equilíbrio? © Quais destas posições de equilíbrio são estáveis e quais são instáveis? Obs.: Veja as derivadas de
e lembre das aulas de cálculo.
Suponha que você jogue uma bola de massa igual a
contra uma parede. Ela colide com a parede quando está se movendo horizontalmente para a esquerda a
, retornando horizontalmente para a direita a
. Calcule 0 impulso da força resultante sobre a bola durante sua colisão com a parede.
(2 pontos) Uma força constante de 60 N atua sobre uma caixa de
. A caixa está, inicialmente, se movendo a
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depois, ela se move a
. Determine o trabalho realizado por esta força e a potência média por ela desenvolvida durante o intervalo de
.
(2 pontos) Um carro de 3000 kg , movendo-se com uma velocidade inicial de
em uma estrada horizontal, desliza até parar 80 m adiante. Utilizando o teorema trabalho-energia cinética, determine a energia dissipada pelo atrito.