Em um teste de colisão, um automóvel de 1500kg colide frontalmente com uma parede de tijolos. A velocidade do automóvelanterior ao impacto era 15 m/s. Imediatamente depois do impacto, o veículo é jogado no sentido contrário ao do movimento inicial com velocidade de 3 m/s. Se a colisão teve a duração de 0,15 s, calcule a força média exercida sobre o automóvel durante a colisão.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre um carro de 1500 kg que bate de frente numa parede de tijolos. Antes da colisão, ele estava andando a 15 m/s. Depois da batida, ele vai na direção oposta a 3 m/s, e o impacto durou 0,15 segundos. A gente precisa descobrir qual foi a força média que agiu no carro durante essa colisão. Vamos usar conceitos de física relacionados a força, massa, velocidade e tempo para resolver isso.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar do que é força média. Na física, a força média durante uma colisão pode ser calculada usando a segunda lei de Newton, que diz que a força é igual à variação do momento (ou quantidade de movimento) dividido pelo tempo da colisão. A fórmula fica assim:
Fmédia = Deé
Onde:
  • $ F_{média} $ é a força média
  • $ \Delta p $ é a variação do momento
  • $ \Delta t $ é o tempo da colisão

Passo 3

Agora, precisamos calcular a variação do momento ($ \Delta p $). O momento (ou quantidade de movimento) de um objeto é dado por:
De
Onde:
  • $ p $ é o momento
  • $ m $ é a massa
  • $ v $ é a velocidade
A variação do momento é a diferença entre o momento final e o inicial:
p = m times v

Passo 4

Vamos calcular $ p_{inicial} $ e $ p_{final} $:
  1. Momento Inicial:
    pinicial
  2. Momento Final:
    Como o carro mudou de direção após a colisão, a velocidade final é negativa em relação à inicial:
    pfinal
    Então,
    pinicial = m times vinicial = 1500,kg times 15,m/s = 22500,kg cdot m/s
  3. Variação do Momento:
    vfinal = -3,m/s

Passo 5

Agora que temos $ \Delta p $, podemos calcular a força média usando a fórmula:
Deé
O sinal negativo indica que a força está na direção oposta ao movimento inicial do carro.

Resposta

A força média exercida sobre o automóvel durante a colisão foi de 180.000 N na direção oposta ao movimento inicial.

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