Um tenista rebate uma bola de tênis de massa 6,0 × 10⁻² kg que lhe foi arremessada pelo seu adversário. A bola atinge a sua raquete horizontalmente, com uma velocidade de 70 m/s. Ao ser rebatida, a bola retorna também horizontalmente, porém em sentido contrário, com uma velocidade de 50 m/s. Sabendo que, durante o processo de rebatida, a bola permaneceu em contato com a raquete por um tempo aproximadamente igual a 6,0 × 10⁻³ s a intensidade da força média exercida pela raquete do rebatedor sobre a bola é ?

Passo 1

Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos um jogador de tênis que rebate uma bola. A bola tem uma massa de 6,0 times 10^-2 kg e estava vindo na velocidade de 70 m/s. Depois de ser rebatida, ela volta na direção oposta com 50 m/s. O tempo de contato com a raquete foi de 6,0 times 10^-3 s. O que precisamos descobrir é a intensidade da força média que a raquete exerceu sobre a bola durante esse tempo.
Aqui, estamos lidando com física de colisões e mais especificamente com o conceito de quantidade de movimento (momentum) e força média.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que a quantidade de movimento ( p) de um objeto é dada por:
p = m times v
onde m é a massa e v é a velocidade.

Passo 3

Vamos calcular a quantidade de movimento inicial ( pinicial) da bola antes de ser rebatida. A velocidade inicial é de 70 m/s na direção horizontal.
pinicial = m times vinicial = 6,0 times 10^-2 , kg times 70 , m/s = 4,2 , kg·m/s

Passo 4

Agora, vamos calcular a quantidade de movimento final ( pfinal) da bola após o impacto. A velocidade final é de 50 m/s, mas como a direção mudou, consideramos o sinal negativo:
pfinal = m times vfinal = 6,0 times 10^-2 , kg times (-50) , m/s = -3,0 , kg·m/s

Passo 5

A mudança na quantidade de movimento ( De) é a diferença entre a quantidade de movimento final e a inicial:
De

Passo 6

Sabemos que a força média ( Fmédiaé) pode ser calculada pela fórmula:
Fmédia = Deé
onde De é o tempo de contato.

Passo 7

Substituindo os valores que já temos:
Fmédia = -7,2 , kg·m/s6,0 times 10^-3 , s = -1200 , N é

Resposta

A intensidade da força média exercida pela raquete sobre a bola é de 1200 N (newtons).

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