Uma bola de futebol, de
, tem a velocidade inicial de
num chute violento.
Se o tempo de contato entre a chuteira e a bola for de
, qual a força média da chuteira sobe a bola?
Se o tempo de contato entre a chuteira e a bola for de
Passo 1
Beleza, então temos uma bola de futebol com massa de
que foi chutada com uma velocidade inicial de
. O tempo de contato entre a chuteira e a bola foi de
. A nossa missão aqui é descobrir qual foi a força média que a chuteira exerceu na bola durante esse curto período. Vamos precisar usar conceitos de dinâmica, especificamente a relação entre força, mudança de velocidade e tempo.
Passo 2
Primeiro, vamos entender que quando a chuteira bate na bola, ela muda a velocidade da bola de
(antes do chute) para
. Essa mudança de velocidade é conhecida como variação de quantidade de movimento ou impulso. A fórmula que relaciona força média (
), variação de quantidade de movimento (
) e o tempo de contato (
) é:
Passo 3
Agora, vamos calcular a variação de quantidade de movimento (
). A quantidade de movimento é dada por:
Então, a variação de quantidade de movimento será:
Onde:
Vamos substituir esses valores:
Passo 4
Com a variação de quantidade de movimento e o tempo de contato, podemos agora calcular a força média usando a primeira fórmula:
Resposta
A força média que a chuteira exerceu na bola foi de aproximadamente
.