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Enunciado

Física - Física de Sears & Zemansky: Mecânica Volume 1 - 12ª Edição - Hugh D. Young e Roger A. Freedman- Ed: 12º - Capítulo 8.1 - Ex. 8

Força sobre uma bola de beisebol. Uma bola de beisebol possui massa igual a 0,145   k g .

a) Sabendo que a velocidade da bola arremessada é de 45,0   m / s e a velocidade da bola rebatida é de 55,0   m / s na mesma direção, mas em sentido contrário, calcule o módulo da variação do momento linear e do impulso aplicado pelo bastão sobre a bola.

b) Se o bastão e a bola permanecem em contato durante 2,0   m s , qual é o módulo da força média do bastão sobre a bola?

Passo 1

Olá, meu amigo. Yuri aqui e estarei te ajudando a resolver essa atividade.

Temos a massa da bola de beisebol, m = 0.145 kg, a velocidade da bola lançada v p = 45.0 m/s, a velocidade da bola rebatida v b = 55.0 m/s na direção oposta, e o intervalo de tempo durante o qual a bola está em contato com o bastão é Δ t = 2.00 ms.

Passo 2

  1. Oi, galerinha! Tudo bom? A sacada aqui é perceber que o impulso é dado pela variação do momento linear do objeto. E também que impulso é o produto da força média pelo tempo que o objeto ficou recebendo essa força. A ideia aqui é usar a igualdade de conceitos. Ou seja,

    2. I = Δ p = m v - m v 0

    Os dados que o problema nos traz são:

    m = 0,145 k g

    v 0 = - 45 m / s

    v = 55 m / s

    Aplicando, a variação do momento linear vai ser:

    Δ p = m v - m v 0 = 0,145 . 55 - 0,145 . - 45 = 14,5   k g   m / s

    E sabemos que as definições são iguais, o impulso também vai ser I = 14,5   k g   m / s .

    Passo 2

  2. Outra definição para o impulso é o produto da força média aplicada pelo intervalo de tempo durante o contato. Então já que no item anterior calculamos o impulso, podemos, com o tempo, calcular a força média:

I = Δ p = F m Δ t

F m = Δ p Δ t = 14,5 2 × 10 - 3 = 7250 N

Beleza? Vamos pra próxima?

Resposta

a ) 14,5   k g   m / s

b ) 7250 N

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