PROBLEMA 2.
Q4.23 Quando uma bala é disparada de uma arma, qual é a origem da força que acelera a bala?
Q4.23 Quando uma bala é disparada de uma arma, qual é a origem da força que acelera a bala?
Passo 1
O enunciado pergunta qual é a origem da força que acelera a bala quando ela é disparada de uma arma. O conteúdo aqui envolve mecânica clássica (leis de Newton) e conceitos de pressão de gases resultantes da combustão de um propelente. Para resolver, vamos usar a relação entre pressão e força e a segunda lei de Newton.
Passo 2
Quando o gatilho é pressionado, o cartucho dispara e o propelente dentro dele queima muito rapidamente, gerando gases quentes em alta pressão. Esses gases ficam confinados no interior do cano, logo atrás da base da bala.
Passo 3
A alta pressão
desses gases age sobre a área da base da bala
, criando uma força que a empurra para frente. Esse fenômeno é descrito por
Em seguida, pela segunda lei de Newton, essa força gera a aceleração
da bala de massa
:
Passo 4
Em termos de energia, a combustão converte energia química em energia térmica dos gases, que por sua vez se transforma em energia cinética da bala. Assim, a origem da força é a expansão dos gases de combustão pressionando a bala contra o cano.
Resposta
A força que acelera a bala provém da pressão dos gases de combustão do propelente, que se expandem rapidamente e exercem sobre a base do projétil uma força
.