Enunciado

O saque mais rápido do tênis, realizado por “Big Bill” Tilden, em 1931, teve uma velocidade de 73,14 m/s. A massa de uma bola de tênis é de 57 g, e a bola, que parte do repouso, normalmente está em contato com a raquete de tênis por 30,0 ms. Considerando aceleração constante, (a) que força a raquete desse jogador exerceu sobre a bola se esta foi atingida basicamente na horizontal? (b) Desenhe diagramas do corpo livre da bola durante o saque e logo após ela ter se soltado da raquete.

Passo 1

A cinemática nos dará a aceleração da bola e a segunda lei de Newton nos dará a força horizontal agindo sobre ele.

Use coordenadas com +x horizontal e na direção do movimento da bola e com +y para cima. ∑ F x = m a x e para aceleração constante, v x = v 0 x + a x t .

Passo 2

Letra a:

v 0 x = 0 , v n = 73.14 m / s , t = 3.00 × 10 - 2 s . v x = v 0 x + a x t  nos dá

a x = v x - v 0 x t = 73.14 m s - 0 3.00 × 10 2 s = 2.44 × 10 3 m s 2

∑ F x = m a x nos dá:

F = m a x = 57 × 10 3 k g 2.44 × 10 3 m s 2 = 140 N

Passo 3

Letra b:

O diagrama de corpo livre enquanto a bola está em contato com a raquete é dado na figura a. F - é a força exercido na bola pela raquete. Após a bola sair da raquete, o F - deixa de atuar, conforme mostrado na figura b.

Resposta

  1. 140 N
  2. O l h a r   d e s e n h o s
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