Uma pedra de 200 g está em repouso sobre uma superfície horizontal sem atrito. Uma bala de
, se deslocando horizontalmente a
, colide com a pedra e ricocheteia ao longo da superfície com velocidade de
em uma direção ortogonal à sua velocidade inicial.
Determine o módulo, a direção e o sentido da velocidade da pedra após o impacto.
Determine o módulo, a direção e o sentido da velocidade da pedra após o impacto.
Passo 1
Beleza, vamos resumir o que o enunciado manda e o que a gente vai usar.
– Enunciado: Uma pedra de massa está parada. Uma bala de massa
vem a
e, depois de bater na pedra, sai a
numa direção ortogonal (90°) à original. A superfície não tem atrito.
– Conteúdo: Conservação de quantidade de movimento (momentum) em duas dimensões.
– O que vamos precisar:
– Enunciado: Uma pedra de massa
– Conteúdo: Conservação de quantidade de movimento (momentum) em duas dimensões.
– O que vamos precisar:
- Definir um sistema de eixos (x e y).
- Usar
. - Descartar atrito, então só emparelhar vetores.
Passo 2
Definindo eixos:
– Eixo aponta na direção original da bala.
– Eixo aponta perpendicular a
, no sentido em que a bala ricocheteia.
– Eixo
– Eixo
Antes da colisão:
,
.
Depois da colisão:
,
desconhecido.
Conservação de momentum vetorial:
Passo 3
Como
, rearranjamos para achar
:
Calculemos
.
Então
Então
Passo 4
Agora a gente acha a magnitude e o ângulo desse vetor:
– Módulo:
– Módulo:
– Direção (ângulo θ abaixo do eixo x positivo):
no sentido “para baixo” em relação à direção original da bala.
Resposta
A pedra sai com velocidade de módulo
, formando um ângulo de
abaixo do eixo da velocidade original da bala.