Um projétil de arma de fogo de massa
atinge um grande bloco de madeira com velocidade de
e penetra no bloco ao longo de uma distância de
, até parar. O bloco está fixo e permanece imóvel. Através do Teorema do Trabalho-Energia Cinética determinar a intensidade da força média aplicada, considerando desprezível a dissipação de energia, nas unidades de medida “newton” e kgf:
no projétil, força esta aplicada pelo bloco;
Sugestão: faça um desenho do projétil dentro do bloco, com o sulco provocado por ele, representando o vetor-força sobre o projétil e o seu vetor deslocamento. Em seguida aplique o teorema do trabalho-energia cinética.
no projétil, força esta aplicada pelo bloco;
Passo 1
O enunciado dá um projétil de massa
que entra num bloco fixo com velocidade inicial
e pára após penetrar
. O bloco aplica uma força média
contrária ao movimento. Vamos usar o Teorema do Trabalho-Energia Cinética para relacionar o trabalho dessa força com a variação da energia cinética do projétil.
Passo 2
Escolhemos o sentido do deslocamento como positivo. A força média do bloco é oposta ao deslocamento, de modo que, se
é o ângulo entre
e
, temos
e
Passo 3
Pelo Teorema do Trabalho-Energia Cinética:
Logo,
Passo 4
Isolando
e substituindo os valores:
Passo 5
Para converter para quilograma‐força, dividimos por
:
Resposta
A intensidade da força média aplicada pelo bloco sobre o projétil é aproximadamente
ou .
ou