- (2.0) Um tenista rebate uma bola de 60 g que viaja a
. Após o golpe; a bola retorna na direção oposta com velocidade de
. a) Qual é o impulso fornecido pela raquete à bola?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de física juntos! A gente tem uma bola de tênis de 60 gramas que está se movendo a 20 metros por segundo. Depois que a raquete bate na bola, ela volta na direção oposta a 30 metros por segundo. O que precisamos descobrir é qual foi o impulso que a raquete deu para a bola. Para isso, vamos usar conceitos de momento linear e impulso.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é momento linear. O momento (ou quantidade de movimento) de um objeto é calculado pela fórmula:
Onde:
- $ p $ é o momento,
- $ m $ é a massa do objeto,
- $ v $ é a velocidade.
O impulso ($ J $) é a mudança no momento da bola causada pela força da raquete. A fórmula do impulso é:
Passo 3
Vamos começar convertendo a massa da bola para quilogramas, já que as unidades de massa no Sistema Internacional são em kg:
Passo 4
Agora, vamos calcular o momento inicial da bola antes do golpe:
Passo 5
Depois do golpe, a bola está se movendo na direção oposta, ou seja, a velocidade final é negativa:
Então, o momento final é:
Passo 6
Agora, vamos calcular o impulso usando a diferença entre o momento final e o inicial:
O sinal negativo indica que o impulso foi na direção oposta ao movimento inicial da bola.
Resposta
O impulso fornecido pela raquete à bola é de 3,0 kg·m/s na direção oposta ao movimento inicial.