Uma bola de beisebol de 150 g é lançada a uma velocidade de 20 m/s. Ela é então, rebatida direto para o lançador a uma velocidade de 40 m/s. A força de interação entre a bola e o taco é mostrada na figura abaixo. Qual força máxima Fmax que o taco exerce sobre a bola e qual é a força média do taco na bola?
Soluções para a tarefa
Explicação:
Sabemos que a variação da quantidade de movimento é igual ao impulso, logo:
I = ∆p
I = 40*0,15 - (-20)*0,15
I = 0,15*(40 + 20)
I = 9Ns
O impulso pode ser dado:
I = Fmed*t
Fmed = I/t
Fmed = 9/3 10^(-3)
Fmed = 3000N
Sabemos que o impulso é a área abaixo da curva do gráfico da figura, como a figura se trata de um triângulo podemos escrever que:
I = Fmax*3 10^(-3)/2
Fmax = 2I/3 10^(-3) = 6000N
A força máxima e a força média exercida pelo taco de beisebol são respectivamente iguais a 6.000 N e 3.000 N.
Impulso
O impulso é dado pela variação da quantidade de movimento de um corpo:
Sendo:
- Q = Produto entre a massa e a velocidade
O impulso também pode ser calculado como o produto entre a força média e seu período de duração.
Sendo:
- F = Força
- ΔT = período de duração
Igualdando às duas equações, temos que a força média é igual a:
Dado: vi = -20 m/s; vf = 40 m/s; m = 0,150 kg; ΔT = 3.10^(-3).
O impulso igual é a área da curva do gráfico, para determinar a força máxima iremos calcular a altura do triângulo:
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