Exercícios Resolvidos de Teorema Impulso-Momento Linear

UFRJ, Física 1, P2 - 2012.2, Questão M05

Uma bola desloca-se com velocidade v constante e colide elasticamente na lateral de uma mesa, segundo o ângulo α definido entre a direção de seu movimento e a lateral da mesa e é claro que v = v ' ; como mostra a figura. O processo de colisão dura um tempo Δ t . Na figura estão indicadas 4 setas numeradas. A opção correta para representar a força média que atua na bola durante a colisão é:

  1. 4 ;
  2. 2 ;
  3. 3 ;
  4. 1 ;
  5. nenhuma das respostas anteriores;

Passo 1

Como já vimos a força média está relacionada com o impulso como

F m e d Δ t = I

Além disso, o impulso é

I = Δ p = p f - p 0 = m v f - v 0

Para que eu escrevi isso tudo? Simples, repara que o vetor força média tem a mesma direção e sentido que a variação da velocidade, então para descobrir sua direção é só achar as velocidades e descobrir sua variação.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

Começando pela velocidade inicial, você já viu algumas vezes como descobrir as componentes da velocidade, lembra? Usando a “regra do COlado/SEparado”.

Então cada componente fica

v x = v sen α

v y = - v cos α

Na questão ele faz v 0 = v

Então a velocidade inicial fica

v = v sen α i ^ - v cos α j ^

Passo 3

Agora vamos à velocidade final, temos que fazer a mesma coisa achando cada componente usando a “regra do COlado/SEparado”.

v x ' = - v ' sen α = - v sen α

v y ' = - v ' cos α = - v cos α

Na questão ele faz v f = v '

v ' = - v sen α i ^ - v cos α j ^

Passo 4

Beleza, agora vamos achar a variação da velocidade

v ' - v = - v sen α i ^ - v cos α j ^ - v sen α i ^ - v cos α j ^

v ' - v = - 2 v sen α i ^

Passo 5

Repara que o sentido da variação da velocidade é para esquerda e só na horizontal, então a que representa a forma média é o vetor 1

Resposta

Letra D

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