Uma bola de beisebol deixa a mão de um jogador com velocidade de
. A bola tem a massa de cerca de
. Despreze a resistência do ar. Qual é o trabalho realizado pelo jogador sobre a bola ao arremessá-la?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem uma bola de beisebol que sai da mão do jogador com uma velocidade de
e massa de
. O que precisamos descobrir é o trabalho que o jogador realizou ao arremessar a bola. Para isso, vamos usar conceitos de trabalho e energia cinética da física.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é trabalho na física. Trabalho é a energia transferida quando uma força é aplicada sobre um objeto e este se move na direção da força. A fórmula para calcular o trabalho (
) é:
Mas, nesse caso, não temos a força nem a distância. Então, vamos usar outra abordagem ligada à energia cinética.
Passo 3
A energia cinética (
) é a energia que um objeto tem devido ao seu movimento e é calculada por:
Onde:
-
é a massa da bola -
é a velocidade da bola
Como a bola parte do repouso da mão do jogador, toda a energia fornecida pelo jogador vai para a energia cinética da bola. Portanto, o trabalho realizado é igual à energia cinética que a bola ganha.
Passo 4
Vamos calcular a energia cinética usando os valores fornecidos:
Primeiro, elevamos a velocidade ao quadrado:
Agora, multiplicamos pelos demais valores:
Resposta
O trabalho realizado pelo jogador sobre a bola ao arremessá-la é de aproximadamente
.