Uma bola, inicialmente parada, é arremessada e sai com velocidade de 20 m/ s imediatamente após ser chutada pelo jogador. A massa da bola é 0,9 kg e o tempo de contato entre o pé do jogador e a bola é 0,5 s A força média que o pé do jogador aplica sobre a bola corresponde a quantos? O a. 42 N. O b. 25 N. O c. 40 N. O d. 36 N. O. e. 12 N.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem uma bola que foi chutada e saiu com uma velocidade de 20 m/s. A massa da bola é 0,9 kg e o tempo de contato com o pé foi de 0,5 segundos. Queremos descobrir qual foi a força média que o pé do jogador aplicou na bola. Para isso, vamos usar os conceitos de momento linear e força média, que são parte da física de movimentos.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que significa momento linear. É basicamente a quantidade de movimento que um objeto tem, e é calculado multiplicando sua massa pela velocidade. A fórmula é:
Onde:
- $ p $ é o momento linear,
- $ m $ é a massa,
- $ v $ é a velocidade.
Passo 3
A bola estava inicialmente parada, então seu momento inicial era zero. Depois de ser chutada, ela ganhou um momento igual a:
Passo 4
Agora, vamos usar a relação entre mudança no momento linear e força média. A fórmula que relaciona força média com mudança no momento é:
Onde:
- $ F_m $ é a força média,
- $ \Delta p $ é a mudança no momento linear,
- $ \Delta t $ é o tempo de contato.
Passo 5
A mudança no momento ($ \Delta p $) é simplesmente o momento final menos o inicial. Como a bola parte do repouso:
Passo 6
O tempo de contato ($ \Delta t $) é 0,5 segundos. Então, substituindo na fórmula da força média:
Resposta
A força média que o pé do jogador aplica sobre a bola é 36 N, ou seja, a opção d. 36 N.