Uma bola de 2 kg está se movendo horizontalmente com uma velocidade de
quando se choca com uma parede e retorna com velocidade de
. Qual é o momento linear da bola antes e depois do choque (lembre que o momento linear pode ser positivo ou negativo)? Qual sua variação? A energia cinética se conservou após o choque?
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão pede. Temos uma bola de 2 kg que está se movendo horizontalmente a 5 m/s, bate numa parede e volta com 2 m/s. A gente precisa encontrar o momento linear da bola antes e depois do choque, a variação desse momento e verificar se a energia cinética se manteve depois do choque. Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de momento linear e energia cinética na física.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular o momento linear da bola antes do choque. O momento linear § é dado pela fórmula:
onde:
- $ m $ é a massa da bola (2 kg)
- $ v $ é a velocidade da bola (5 m/s)
Então:
Passo 3
Agora, vamos calcular o momento linear da bola depois do choque. A velocidade depois do choque é 2 m/s, mas ela está na direção oposta, então vamos considerar como negativa:
Assim:
Passo 4
Para encontrar a variação do momento linear, subtraímos o momento antes do choque pelo momento depois:
Isso significa que o momento mudou em 14 kg·m/s na direção contrária.
Passo 5
Agora, vamos verificar se a energia cinética se conservou após o choque. A energia cinética (EC) é dada por:
Calculando antes do choque:
Depois do choque:
Como a energia cinética diminuiu de 25 J para 4 J, ela não se conservou durante o choque.
Resposta
Antes do choque, o momento linear da bola era de 10 kg·m/s. Depois do choque, passou para -4 kg·m/s. A variação do momento linear foi de -14 kg·m/s, indicando uma mudança na direção. Além disso, a energia cinética não se conservou após o choque, diminuindo de 25 J para 4 J.