Uma bola de beisebol de
é golpeada por um bastão. Imediatamente antes do impacto, a bola se desloca a
horizontalmente para a direita e abandona o bastão se movendo com velocidade de
para a esquerda, formando um ângulo de
acima da horizontal. Considerando que o bastão e a bola permanecem em contato durante
, calcule o módulo do componente horizontal e do componente vertical da força média do bastão sobre a bola.
Passo 1
O enunciado fornece uma bola de massa
que chega ao bastão com velocidade inicial
e sai com velocidade final de módulo
direcionada para a esquerda a
acima da horizontal. O tempo de contato é
. Para encontrar a força média, vamos usar o conceito de impulso-momento, isto é,
onde
.
Passo 2
Calcular o momento inicial
. Como não há componente vertical inicial, temos
Passo 3
Decompor a velocidade final e calcular o momento final
. As componentes de
são
Logo,
Passo 4
Calcular a variação de momento
:
Passo 5
Aplicar
:
Resposta
O módulo do componente horizontal da força média é
e o módulo do componente vertical é
.