Uma bola de 0,5 kg se movendo a
bate numa parede e retorna na direção oposta com
. 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:
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.
Passo 4
Depois do impacto, a bola volta na direção oposta com 2 m/s. Como está na direção oposta, consideramos a velocidade negativa:
Passo 5
A mudança de momento ($ \Delta p $) é dada por:
Passo 6
Sabemos que o impulso ($ J
F_{média}
\Delta t $):
E também que o impulso é igual à mudança de momento:
Portanto,
Passo 7
Substituindo os valores que temos:
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.