Uma bola de 0,5 kg se movendo a 5 m / s bate numa parede e retorna na direção oposta com 2 m / s. O tempo que a bola está em contato com a parede é de 0,01s. Qual a força média de impacto da bola com a parede?

Passo 1

Vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma bola de 0,5 kg que está se movendo a 5 m/s e bate em uma parede, voltando na direção oposta com 2 m/s. O tempo de contato com a parede é de 0,01 s. Precisamos encontrar a força média de impacto que a bola exerce na parede. Para resolver isso, vamos usar conceitos de impulso e mudança de momento.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que o momento (ou quantidade de movimento) de um objeto é calculado pela fórmula:
p = m times v
onde:
  • $ p $ é o momento,
  • $ m $ é a massa,
  • $ v $ é a velocidade.

Passo 3

Vamos calcular o momento inicial da bola antes de bater na parede. A massa $ m $ é 0,5 kg e a velocidade $ v $ é 5 m/s.
m

Passo 4

Depois do impacto, a bola volta na direção oposta com 2 m/s. Como está na direção oposta, consideramos a velocidade negativa:
pfinal = 0,5 , kg times (-2) , m/s = -1 , kg·m/s

Passo 5

A mudança de momento ($ \Delta p $) é dada por:
De

Passo 6

Sabemos que o impulso ($ J J éàçé F_{média} Fmédia \Delta t $):
Deé
E também que o impulso é igual à mudança de momento:
J = Fmédia times De
Portanto,
J = Deé

Passo 7

Substituindo os valores que temos:
Fmédia = -3,5 , kg·m/s0,01 , s = -350 , N é

Resposta

A força média de impacto da bola com a parede é de -350 N. O sinal negativo indica que a força está na direção oposta ao movimento inicial da bola.

Exercícios relacionados