Enunciado
Física - Fundamentos de Física - Mecânica Volume 1 - 8ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 8º - Capítulo 9.Problemas Adicionais - Ex. 125
Um bloco de cai verticalmente uma distância de e colide com uma estaca de , enterrando-a no solo. Supondo que a colisão bloco-estaca é perfeitamente inelástica, determine o módulo da força média que o solo exerce sobre a estaca durante a descida de ,
Passo 1
Se a colisão entre o bloco e a estaca é perfitamente inelástica, isso quer dizer que os dois se movem juntos (com uma mesma velocidade ) após a colisão.
A fórmula para essa velocidade em uma colusão perfeitamete inelástica é:
E para encontrar , só precisamos considerar um objeto caindo em queda livre por uma distância de :
Passo 2
Então, substituindo na fórmula para a velocidade após a colisão, temos:
Beleza, agora temos um corpo (bloco+ estaca) de massa se movendo com velocidade .
Para que esse corpo seja completamente parado em apenas , a força exercida pelo solo deve gerar uma aceleração que obedeça a essa fórmula aqui:
Essa é a aceleração média ao longo do movimento.
Passo 3
Agora que sabemos a aceleração média, podemos calcular o módulo da força média usando a segunda lei de Newton:
Resposta
O módulo da força média exercida pelo solo é .