Enunciado
Física - Física para Cientistas e Engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica: Volume 1 - 6ª Edição - Mosca, Tripler- Ed: 6º - Capítulo 2.1 - Ex. 40
A fotografia na figura abaixo é curta exposição (cerca de 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 . 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 . Isso é tudo de que precisamos para estimar a rapidez média:
O diâmetro de uma bola de tênis é de aproximadamente , então:
Passo 3
(c) Considerando a velocidade de lançamento , qual seria teoricamente a altura atingida pela bola?
É só considerar o deslocamento percorrido quando a velocidade é reduzida até zero:
Agora vamos ver se isso bate com a altura que podemos estimar na figura. Vamos supor que o homem na figura tenha 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) .
(c) .