Um saco de cimento com massa de 20 kg cai de uma construção, de uma altura de 20 m, a partir do
repouso. Sabendo-se que o choque do saco com o solo durou um centésimo de segundo e desprezando
os efeitos do atrito e resistência do ar, calcule o módulo da força média de interação entre o saco de
cimento e o solo, em newtons.
Soluções para a tarefa
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Pelo Princípio da Conservação da Energia Mecânica, como as forças dissipativas foram desconsideradas, podemos afirmar que a energia mecânica no ponto mais alto será igual a energia mecânica no ponto mais baixo da trajetória.
No ponto mais alto, como o saco partiu do repouso, a energia mecânica é igual a energia potencial gravitacional e no ponto mais baixo igual à energia cinética.
Assim,
Epg = Ec
mgh = mV²/2
gh = V²/2
10·20 = V²/2
V = √400
V = 20 m/s
Sabemos que o impulso de uma força equivale ao produto da intensidade da força pelo tempo de aplicação.
I = FΔt
Também sabemos que o impulso equivale à variação da quantidade de movimento -
I = ΔQ
A quantidade de movimento do saco após o impacto é igual a zero.
Assim,
FΔt = mV
F·1/100 = 20·20
F = 400(100)
F = 40.000 Newtons