Enunciado
Física - Fundamentos de Física - Mecânica Volume 1 - 8ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 8º - Capítulo 5.9 - Ex. 28
Os ventos violentos de um tornado podem fazer com que pequenos objetos fiquem encravados em árvores, paredes de edifícios e até mesmo em placas de sinalização de metal. Em uma simulação em laboratório, um palito comum de madeira foi disparado por um canhão pneumático contra um galho de carvalho. A massa do palito era , a velocidade antes de penetrar no galho era e a profundidade de penetração foi . Se o palito sofreu uma desaceleração constante, qual foi o módulo da força exercida pelo galho sobre o palito?
Passo 1
Para iniciar essa questão precisamos ter em mente que a força resultante que age sobre um corpo é a soma de todas as forças que atuam no mesmo e está relacionada à aceleração pela definição da segunda lei de Newton:
Podemos considerar, nesta questão, que a força resultante age somente em uma direção, assim podemos aplicar a segunda lei de Newton para a componente nesta direção:
Mas essa questão não é só de lei de Newton, percebeu quando leu? Aqui precisamos usar algumas funções da cinemática de MRUV:
Nessa questão, foi dado a massa do palito (), a velocidade inicial (), a distância percorrida () e foi pedido o módulo da força exercida pelo galho sobre o palito.
Lembrando que para transformar de para e de para precisamos multiplicar por .
Passo 2
Para iniciar a resolução deste problema, aplicaremos direto a equação de Torricelli:
Sabendo que , e , temos:
Isolando :
Passo 3
Por fim, para determinar o módulo da força realizada pelo galho sobre o palito, aplicamos a segunda lei de Newton:
Sabendo que e , então: