Enunciado
Física - Randall D. Knight- Ed: 2º - Capítulo 5.Exercícios e Problemas - Ex. 55
55. Uma bola de borracha ricocheteia. Gostaríamos de entender como a bola faz isso.
a. Uma bola de borracha foi deixada cair e ricocheteia no piso. Desenhe um diagrama de movimento para a bola durante o breve intervalo de tempo em que existe contato da bola com o piso. Mostre 4 ou 5 quadros enquanto a bola é comprimida, depois outros 4 ou 5 quadros enquanto ela se expande. Qual é a orientação de durante cada uma das partes do movimento? b. Faça um desenho da bola em contato com o piso e identifique todas as forças exercidas sobre ela.
c. Desenhe um diagrama de corpo livre para a bola durante seu contato com o piso. Existe uma força resultante exercida sobre a bola? Em caso afirmativo, qual é a sua orientação?
d. Redija um parágrafo descrevendo o que você aprendeu nos três itens anteriores desta questão e respondendo à questão: como uma bola ricocheteia?
Passo 1
Tudo bem senhores!? Aqui vamos nós de novo pra mais uma questãozinha de Cinemática!
a) Bom! Se liga só!
Enquanto a bola sofre o processo de compressão, ela está sob o efeito de uma aceleração que contribui para que sua velocidade inicial seja reduzida bastante.
Em seguida, essa aceleração que atua na bola, passa a atuar como aceleração radial, contribuindo para que a bola execute um movimento quase que circular durante o processo de batida no chão e retorno ao ar... Afinal o “ricochetear” da bola nesse caso, é ter sua direção alterada devido ao contato de outro corpo.
E esse corpo é o chão... E pra ser mais prático, estamos considerando que vista de frente, a bola tem uma trajetória circular durante certo intervalo de tempo.
Quando a bola sai desse movimento circular, entra no período de expansão e passar a ser acelerada de maneira que aumenta sua velocidade... No caso, a perda de energia faz com que a velocidade seja menor do que a de entrada.
Desse modo, chegamos até a seguinte imagem abaixo..
Passo 2
b) Bom! Nessa letra, onde temos que fazer o diagrama de forças... Uma força que nós já sabemos que existe é a força gravitacional da bola ou também chamada de força peso.
E também durante o intervalo de tempo em que a bola está em contato com o piso, se falou em contato, falou em força de reação normal...
De modo que obtemos a seguinte figura abaixo...
Passo 3
c) E fazendo o diagrama de corpo livre pra nossa bola, chegamos à seguinte figura abaixo...
E como podemos ver abaixo, a Força Normal parece ser bem maior do que a força peso .
Parece não meu amigo! É!!!
Afinal de contas pra bolas subir, a normal é que vai impulsioná-la pra cima e precisa ser maior do que o peso da bola pra que isso aconteça.
Passo 4
d) Se liga só! Anteriormente, demos uma breve palha do que vai acontecer pra que a bola suba depois que passa pelo ponto que chamamos de inflexão
Mas o que vai acontecer mesmo durante todo o problema é o seguinte...
A bola acelera para baixo até o instante em que entra em contato com o solo. Uma vez que ele faz contato, ele começa a comprimir e desacelerar a bola. A compactação leva uma distância curta, mas diferente de zero, conforme mostrado no diagrama de movimento. O ponto de compressão máxima é o ponto de inflexão, onde a bola tem uma velocidade instantânea de e inverte a direção.
A bola então se expande e acelera até perder o contato com o solo. O diagrama de movimento mostra que o vetor de aceleração aponta para cima o tempo todo em que a bola está em contato com o solo. Uma aceleração para cima implica que há uma força de subida líquida na bola.
As únicas duas forças na bola são a força gravitacional para baixo e a força normal do solo para cima. Ter uma força líquida para cima requer que . Portanto, a bola salta porque a força normal do solo excede a força gravitacional, causando uma força líquida para cima durante todo o tempo em que a bola está em contato com o solo. Essa força ascendente diminui a velocidade da bola, gira ela e a acelera para cima até perder o contato com o solo. Uma vez perdido o contato com o solo, a força normal desaparece e a bola simplesmente cai em queda livre.
Captou!?
Até a próxima!
Resposta
a)
b)
c)
