Em um teste de colisão, um carro de massa 1500 kg, trafegando da direita para esquerda, colide com um muro. Os módulos das velocidades inicial e final do carro são v i = 15,0 m/s e v f = 2,60 m/s, respectivamente. Se a colisão dura 0,150 s, encontre o impulso causado pela colisão e a força resultante média exercida sobre o carro.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de física juntos! Aqui a gente está lidando com colisões, especificamente com impulso e força resultante média. Para isso, vamos precisar entender conceitos de momento linear e como calcular o impulso. Os dados que temos são a massa do carro, as velocidades inicial e final, e o tempo da colisão.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é o momento linear. O momento linear (ou quantidade de movimento) de um objeto é dado pela fórmula:
onde $ p $ é o momento, $ m $ é a massa e $ v $ é a velocidade. Aqui, precisamos calcular a variação do momento, que é a diferença entre o momento final e o inicial.
Passo 3
Vamos calcular o momento inicial e o momento final do carro.
Agora, a variação do momento ($ \Delta p $) é:
O sinal negativo indica que o momento diminuiu, mas para o impulso vamos considerar o valor absoluto.
Passo 4
O impulso ($ J $) é igual à variação do momento:
Passo 5
Agora, para encontrar a força resultante média ($ F_{média} $), usamos a relação entre impulso e tempo:
Onde $ \Delta t = 0,150, s $:
Resposta
O impulso causado pela colisão é de $ 1,86 \times 10^{4}, kg\cdotm/s $ e a força resultante média exercida sobre o carro é de $ 1,24 \times 10^{5}, N $.