Uma criança de
, que está parada sobre o gelo, arremessa uma pedra de
para o leste com velocidade de
. Desprezando o atrito dos pés com o gelo, encontre a velocidade de recuo da criança.
Passo 1
Então, o problema fala sobre uma criança que está parada no gelo e lança uma pedra. A gente sabe a massa da criança (
) e da pedra (
), além da velocidade com que a pedra foi lançada (
) para o leste. A gente precisa descobrir quão rápido a criança vai se mover para o outro lado depois de lançar a pedra. Isso é um exemplo de conservação de momento, que é uma parte da física que estuda como o movimento se comporta quando não tem forças externas agindo.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que o momento (ou quantidade de movimento) é calculado multiplicando a massa pelo a velocidade de um objeto. A fórmula é:
Como a criança está parada antes de lançar a pedra, o momento inicial do sistema (criança + pedra) é zero.
Passo 3
Depois que a pedra é lançada, o sistema ainda deve ter momento total igual a zero, porque não tem atrito ou outras forças externas agindo. Então, o momento da pedra para o leste deve ser igual ao momento da criança para o oeste. Podemos escrever isso assim:
Vamos isolar
para encontrar a velocidade de recuo da criança:
O sinal negativo indica que a criança se move na direção oposta à da pedra.
Passo 4
Agora, vamos substituir os valores na fórmula:
Isso significa que a criança se move para o oeste com uma velocidade de
.
Resposta
A velocidade de recuo da criança é de
para o oeste.