1. (2.0) Um tenista rebate uma bola de 60 g que viaja a 20 m / s. Após o golpe; a bola retorna na direção oposta com velocidade de 30 m / s. b) Se o tempo de contato entre a raquete e à bola foi de 0,01 s, qual foi a força média exercida pela raquete?

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de física juntos! A gente tem uma bola de 60 g que chega na velocidade de 20 m/s, bate na raquete e sai na direção oposta com 30 m/s. A pergunta é: qual foi a força média que a raquete exerceu na bola durante o contato de 0,01 segundos? Vamos usar conceitos de momentum (quantidade de movimento) e impulso para descobrir isso.

Passo 2

Primeiro, vamos converter a massa da bola para quilogramas, porque na física a gente trabalha com o SI (Sistema Internacional) e a massa deve estar em kg. Sabemos que 1 kg = 1000 g, então:
Massa = 60 , g1000 = 0,06 , kg

Passo 3

Agora, vamos calcular o momentum inicial da bola. O momentum (ou quantidade de movimento) é dado por:
p = m times v
Onde $ m $ é a massa e $ v $ é a velocidade. A velocidade inicial ($ v_i $) é 20 m/s.
m

Passo 4

A bola bateu na raquete e mudou de direção, saindo com velocidade de 30 m/s na direção oposta. Isso significa que a velocidade final ($ v_f $) é -30 m/s (o sinal negativo indica a direção oposta).
vf

Passo 5

O impulso é a mudança na quantidade de movimento da bola e é igual à força média ($ F_{média} Fmédia \Delta t $):
Deé
Onde $ \Delta p = p_f - p_i $.
De

Passo 6

Agora, vamos isolar a força média na fórmula do impulso:
Fmédia = Deé
Sabemos que $ \Delta t = 0,01 , s $.

Passo 7

Substituindo os valores calculados:
Fmédia = -3,0 , kg·m/s0,01 , s = -300 , N é
O sinal negativo indica que a força está na direção oposta ao movimento inicial da bola.

Resposta

A força média exercida pela raquete foi de -300 N.

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