Uma bola de aço de massa igual a é largada de uma altura de sobre uma barra de aço horizontal. A bola é rebatida até uma altura de . a) Calcule o impulso comunicado para a bola durante a colisão. b) Sabendo que a bola permanece em contato com a barra durante , calcule a força média exercida sobre a bola durante a colisão.
Passo 1
Como calcular o impulso pelo momento linear? A fórmula do impulso é
Então precisamos da velocidade que ela chega no chão e da velocidade que ela é rebatida pelo chão. Para isso vamos olhar os movimentos antes e depois da colisão
Passo 2
Antes da colisão, a bola está em queda livre, os dados do enunciado são
Sabemos a posição inicial, a final e a velocidade inicial, e queremos a velocidade final, então vamos usar Torricelli.
Temos duas opções de velocidade. Vamos escolher a velocidade negativa porque a bolinha está indo para baixo quando chega ao chão, tendo sentido negativo.
Passo 3
Depois da colisão podemos considerar esse movimento como um lançamento vertical, onde não sabemos a velocidade inicial, os dados do enunciado são
Temos um problema igual ao do passo anterior então vamos usar Torricelli novamente
A velocidade é positiva porque depois que a bola quica ela sai com velocidade para cima.
Passo 4
Agora vamos escrever as duas velocidades vetorialmente como estávamos vendo ali no passo 1
Então vamos ter
Passo 5
A relação da força média com o impulso é
Ele nos deu o mas é importante dar uma olhada nessa unidade de tempo
Esse é o milisegundo, unidade que é parecida com o milímetro, mililitro, ele é igual a .
Então
Resposta