Enunciado
Física - Física de Sears & Zemansky: Mecânica Volume 1 - 12ª Edição - Hugh D. Young e Roger A. Freedman- Ed: 12º - Capítulo 8.1 - Ex. 12
Uma bola de beisebol de é golpeada por um bastão. Imediatamente antes do impacto, a bola se desloca a horizontalmente da esquerda para a direita e abandona o bastão se movendo com velocidade de para a esquerda formando um ângulo de acima da horizontal. Considerando que o bastão e a bola permanecem em contato durante , calcule o módulo do componente horizontal e do componente vertical da força média do bastão sobre a bola.
Passo 1
Temos a massa da bola de beisebol como kg, sua velocidade antes do impacto é para a direita, sua velocidade após o impacto é com um ângulo acima da horizontal, e o tempo de contato entre a bola e o bastão é .
Para resolver essa questão, vamos usar que a força média aplicada está relacionada com a variação de momento linear. Assim a variação do momento linear na direção vertical vai se relacionar com a componente vertical da força e a variação do momento linear na direção horizontal vai se relacionar com a componente horizontal da força.
Beleza? Vamos por partes?
Passo 2
Primeiro vamos olhar para a componente vertical. Antes da colisão só temos velocidade horizontal, então a componente vertical da velocidade é nula. Após a colisão teremos uma componente na direção vertical:
Assim podemos relacionar com o impulso e achar a componente vertical da força:
Passo 3
E agora vamos olhar a componente horizontal. Antes da colisão com o bastão, temos uma velocidade positiva de , depois temos uma velocidade no sentido negativo de com uma elevação de :
De maneira semelhante podemos relacionar com o impulso e achar a componente horizontal da força:
Assim o módulo da componente vertical da força média é e da componente horizontal é .