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. 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:
p = m times v
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:
p

Passo 3

Vamos começar convertendo a massa da bola para quilogramas, já que as unidades de massa no Sistema Internacional são em kg:
m = 60, g = 0,060, kg

Passo 4

Agora, vamos calcular o momento inicial da bola antes do golpe:
pinicial = m times vinicial = 0,060, kg times 20, m/s = 1,2, kg·m/s

Passo 5

Depois do golpe, a bola está se movendo na direção oposta, ou seja, a velocidade final é negativa:
vfinal = -30, m/s
Então, o momento final é:
pfinal = m times vfinal = 0,060, kg times (-30), m/s = -1,8, kg·m/s

Passo 6

Agora, vamos calcular o impulso usando a diferença entre o momento final e o inicial:
J = pfinal - pinicial = -1,8, kg·m/s - 1,2, kg·m/s = -3,0, kg·m/s
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.

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