Enunciado
Física - Física de Sears & Zemansky: Mecânica Volume 1 - 12ª Edição - Hugh D. Young e Roger A. Freedman- Ed: 12º - Capítulo 8.1 - Ex. 3
a) Mostre que a energia cinética e o módulo do momento linear de uma partícula de massa são relacionados por .
b) Um cardeal (Richmondena cardinalis) com massa de e uma bola de beisebol de possuem a mesma energia cinética. Qual desses corpos possui o maior momento linear? Qual é a razão entre o módulo do momento linear do cardeal e o módulo do momento linear da bola de beisebol?
c) Um homem com e uma mulher com possuem o mesmo momento linear. Quem possui a maior energia cinética? Qual é a razão entre a energia cinética do homem e a energia cinética da mulher?
Passo 1
- A energia cinética é dada por:
- Se os objetos possuem a mesma energia cinética:
- O homem e a mulher possuem o mesmo momento linear. Então:
E o momento linear é:
Agora podemos reescrever a velocidade em termos do momento:
E substituir na expressão para a energia cinética:
Passo 2
Agora é só substituir os valores das massas:
Ou seja, a bola de beisebol possui o maior momento linear.
E a razão entre eles será:
Passo 3
E já sabemos que a energia cinética se relaciona com o momento através da relação , então podemos comparar os momentos lineares dos dois e a energia cinética também:
Mas o problema nos dá o peso de cada um deles. Então podemos multiplicar por dos dois lados dessa expressão e ter ao invés das massas, ter os pesos do homem e da mulher:
O peso da mulher é e o do homem é , então agora é só substituir e determinar a razão entre as energias cinéticas do homem e da mulher:
Então temos que a energia cinética da mulher é maior do que a do homem.
Feito? Vamos pra próxima?