Explique como se aplica o Princípio da Conservação do Momento Linear quando uma bola de pingue-pongue colide elasticamente contra uma parede ou contra o solo.

Passo 1

Vamos resolver como aplicar o Princípio da Conservação do Momento Linear quando uma bola de pingue-pongue bate elasticamente numa parede ou no chão. Isso está relacionado à Física, especificamente à momentum linear e colisões elásticas. Para resolver, vamos precisar entender o que é momento linear, como ele se conserva em colisões e o que significa uma colisão ser elástica.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que é momento linear. O momento linear ( ) de um objeto é dado pela fórmula:
onde é a massa do objeto e sua velocidade. Esse conceito nos ajuda a entender como o movimento de um objeto pode mudar após uma interação, como uma colisão.

Passo 3

O Princípio da Conservação do Momento Linear diz que, em um sistema isolado (onde não há forças externas agindo), o momento total antes da colisão é igual ao momento total depois da colisão. Matemáticamente:
Isso significa que a quantidade de movimento do sistema é mantida.

Passo 4

Agora, consideremos uma colisão elástica. Isso significa que, além do momento linear ser conservado, também a energia cinética é conservada. Ou seja:
Para nosso caso, focaremos principalmente no momento linear, já que a energia cinética também se conserva, mas a questão pede para explicar a conservação do momento.

Passo 5

Quando a bola de pingue-pongue bate na parede, que é muito mais massiva, consideramos a parede como imensa e em repouso. Antes da colisão, a bola tem um momento . A parede, sendo fixa, não se move, então seu momento é zero. Após a colisão elástica, a bola inverte sua direção, assumindo velocidade , mantendo a mesma velocidade em módulo. Então:
Como é muito grande, a mudança na velocidade da parede é insignificante, e o momento da bola é invertido, mas em magnitude igual, conservando o momento total aproximado.

Passo 6

Quando a bola de pingue-pongue bate no chão, o chão também é muito massivo e está em repouso. O raciocínio é semelhante ao da parede. A bola transfere seu momento para o chão, que praticamente não se move. Após a colisão el��stica, a bola volta com a mesma velocidade em módulo, mas direção oposta:
Mais uma vez, o momento total é conservado, com a bola invertendo seu momento e o chão mantendo praticamente o mesmo.

Resposta

Aplicando o Princípio da Conservação do Momento Linear em colisões elásticas com a parede ou o chão, vemos que a bola de pingue-pongue inverte sua direção mantendo a mesma magnitude de momento, enquanto a parede ou o chão, por serem muito massivos, mantêm seu momento praticamente inalterado. Assim, o momento total do sistema é conservado durante a colisão.

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