Explique porque um canhão move-se para trás no momento em que uma bala é disparada por ele.
Passo 1
O enunciado pergunta por que um canhão sofre um recuo (movimenta-se para trás) no instante em que dispara uma bala. O conteúdo envolvido é a conservação do momento linear (quantidade de movimento) e a terceira lei de Newton (ação e reação). Vamos usar essas ideias para explicar fisicamente o recuo do canhão.
Passo 2
Pela terceira lei de Newton, ao bala sair do canhão, a bala exerce sobre o canhão uma força igual em módulo e oposta em direção à força que o canhão exerce sobre a bala. Esse par força–reação faz com que, no momento do disparo, o canhão receba um impulso (variação de momento) para trás.
Passo 3
Em termos de momento linear, antes do disparo o sistema “canhão
bala” está em repouso, portanto o momento total inicial é
Após o disparo, a bala de massa
adquire velocidade
para frente e o canhão de massa
adquire velocidade
para trás. Pela conservação do momento linear:
Como
é positivo (avançando),
deve ser negativo (recuando) de modo que a soma seja zero.
Passo 4
Isolando
na equação acima, obtemos
Isso mostra quantitativamente que o canhão adquire uma velocidade de recuo inversamente proporcional à sua massa: quanto maior
, menor o recuo, e quanto maior
ou
, maior o recuo.
Resposta
O canhão se move para trás devido à conservação do momento linear e à terceira lei de Newton: ao empurrar a bala para frente, a bala exerce sobre o canhão uma força igual e oposta, fazendo com que o sistema “bala
canhão” mantenha momento total nulo, o que força o canhão a recuar.