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Enunciado

Física - Física para Cientistas e Engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica: Volume 1 - 6ª Edição - Mosca, Tripler- Ed: 6º - Capítulo 8.1 - Ex. 49ab

49. Uma bola de 0,060   k g é atirada diretamente contra uma parede com uma rapidez de 10   m / s . Ela rebate de volta com uma rapidez de 8,0   m / s .

(a) Qual é o impulso exercido sobre a parede?

(b) Se a bola está em contato com a parede por 3,0   m s , qual é a força média exercida sobre a parede pela bola?

Passo 1

Escolheremos o eixo positivo de x como sendo o sentido da bola após a colisão. O impulso entregue ao muro se iguala a variação de momento linear da bola durante a colisão. Podemos achar a força média a partir da razão da variação de momento linear.

Passo 2

(a) O impulso entregue ao muro pode se igualar à variação de momento linear da bola:

I → = ∆ p → = m v → f - m v → i

Vamos então, substituir os valores numéricos adequados. Consideremos o sentido de ida da bola como positivo e o sentido da volta, quando ela rebate no muro, como negativo.

I → = 0,060   k g 8,0 m s i ^ -   - 0,060   k g 10 m s i ^ = ( 1,08   N ∙ s ) i ^

I → = ( 1,1   N ∙ s ) i ^

I = 1,1   N ∙ s , na direção do muro

Passo 3

(b) Pela definição de impulso, temos que a F m é d i a é igual a razão entre a variação da quantidade movimento linear e o tempo de contato entre a bola e o muro:

F m é d i a =   ∆ p ∆ t

Trocando as variáveis pelos respectivos valores:

F m é d i a =   ( 1,08   N ∙ s ) ( 0,0030   s )

F m é d i a =   0,36   k N , na direção do muro

Resposta

(a) I = 1,1   N ∙ s , na direção do muro

(b) F m é d i a =   0,36   k N , na direção do muro

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