Enunciado

A fotografia na figura abaixo é curta exposição (cerca de 1 / 30 s) de um malabarista com duas bolas de tênis no ar. (a) A bola de tênis próxima do topo da trajetória está menos borrada do que a que está mais embaixo. Por que isso acontece? (b) Estime a rapidez da bola que ele está soltando da sua mão direita. (c) Determine a altura que a bola deve atingir acima do ponto de lançamento e compare com uma estimativa tirada da figura. Dica: você pode encontrar uma escala de distância se você assumir um valor razoável para a altura do malabarista.

Passo 1

(a) Nós sabemos que quando um objeto é lançado na vertical para cima com certa velocidade inicial ele desacelera até parar e então inverte o sentido do seu movimento.

Isso quer dizer que a velocidade da bola é menor quando ela está próxima do topo da trajetória. Por essa razão a bola de tênis no topo está menos borrada: a velocidade dela é menor.

Passo 2

(b) Agora queremos estimar a rapidez da bola que está sendo solta pela mão direita do malabarista.

A foto “registra” um intervalo de tempo de 1 30 s . Dê uma olhada na mão direita do malabarista: consegue ver que temos o “fantasma” de mais ou menos duas bolas ali?

Isso quer dizer que é razoável estimar que a bola se moveu por uma distância equivalente a “dois diâmetros de bolas” nesse intervalo de 1 30   s . Isso é tudo de que precisamos para estimar a rapidez média:

v = 2   d i â m e t r o s 1 30 s

O diâmetro de uma bola de tênis é de aproximadamente 0,065   m , então:

v = 2 0,065 ( 1 / 30 ) = 3,9   m / s

Passo 3

(c) Considerando a velocidade de lançamento v = 3,9   m / s , qual seria teoricamente a altura atingida pela bola?

É só considerar o deslocamento percorrido quando a velocidade é reduzida até zero:

v 2 = v 0 2 + 2 a Δ y

0 = 3,9 2 - 2 g Δ y

Δ y = 0,78   m

Agora vamos ver se isso bate com a altura que podemos estimar na figura. Vamos supor que o homem na figura tenha 1,80   m de altura, como a bola percorre mais ou menos a altura do cotovelo até o topo da cabeça, essa parece ser uma boa confirmação do nosso cálculo.

Resposta

(a) A velocidade da bola é menor.

(b) v = 3,9   m / s .

(c) Δ y = 0,78   m .

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