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Momento linear e impulso APRESENTAÇÃO A descrição do movimento envolve grandezas como velocidade e aceleração. No entanto, nem sempre essas informações são suficientes para descrever completamente o movimento de um ou mais corpos. Um exemplo disso é quando você consegue segurar uma bola de futebol com a mão, mas não consegue parar da mesma forma um automóvel que esteja com a mesma velocidade da bola de futebol. Situações como essa mostram que, muitas vezes, é preciso mais informações além da velocidade com que um corpo se movimenta. Para esses casos, outras grandezas, como o momento linear e o impulso, são utilizadas. Nesta Unidade de Aprendizagem, você vai aprender como são definidas as grandezas momento linear e impulso e como elas ajudam a entender situações comuns do nosso cotidiano. Verá também um importante teorema relacionando o momento linear e o impulso. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Definir momento linear e impulso.• Reconhecer os fundamentos do momento linear e do impulso.• Identificar a conservação do momento linear em interações especiais entre corpos, como as colisões. • DESAFIO A conservação de momento linear diz que a quantidade de movimento total de um sistema não varia quando o sistema pode ser considerado isolado. Isso é muito importante, porque permite entender o movimento de corpos de um sistema sem conhecer em detalhes as forças envolvidas. Para responder a estas perguntas, desconsidere a força de atrito da balsa com a água: a) Carla resolve usar seus conhecimentos de conservação de momento para aproximar a balsa do píer. Para que a balsa se aproxime do píer, Carla deve se movimentar para a direita ou para a esquerda? b) Considerando que Carla tem massa de 70kg e se movimenta com velocidade média de 3m/s do centro até o extremo indicado na pergunta anterior, qual será a distância da balsa até o píer? c) Voltando à situação inicial em que Carla está no centro da balsa, para que agora ela se aproxime mais do píer, é melhor ela se deslocar na balsa para a direita ou para a esquerda? A velocidade com que Carla se desloca em cima da balsa pode aumentar ou diminuir a distância com que a balsa se desloca? INFOGRÁFICO O momento linear e o impulso são grandezas muito úteis na Física, aplicadas em situações muito diversas, como colisões, explosões, movimentos com variação de massa, entre outras. No Infográfico a seguir, você vai ver a definição e as características gerais do momento linear e do impulso e o teorema do impulso-momento linear. CONTEÚDO DO LIVRO O momento linear, também chamado de quantidade de movimento, é uma grandeza muito útil no estudo de situações como colisões e explosões, entre outras. Ele depende tanto da massa quanto da velocidade e pode ser utilizado no estudo de situações em que a resolução das Leis de Newton é muito difícil, como é o caso de colisões e explosões, por exemplo. No capítulo Momento linear e impulso, da obra Cinemática e dinâmica da partícula, base teórica desta Unidade de Aprendizagem, você vai aprender a definição dessas duas grandezas e conferir suas principais características, além do princípio da conservação do momento linear, importante ferramenta para a resolução de problemas. Você vai ver também situações em que esses conceitos são aplicados. Boa leitura. CINEMÁTICA E DINÂMICA DA PARTÍCULA Daneele Saraçol Tusnski Momento linear e impulso Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Definir momento linear e impulso. � Reconhecer os fundamentos do momento linear e do impulso. � Identificar a conservação do momento linear em interações especiais entre corpos, como as colisões. Introdução No jogo de beisebol, muitos jogadores conseguem lançar com o pró- prio braço bolas com mais de 100 km/h. Segundo a Liga Principal de Beisebol dos Estados Unidos, o jogador Aroldis Chapman lançou uma bola a quase 170 km/h. Note que, apesar da impressionante velocidade, uma bola lançada a mais de 100 km/h pode ser pega com a mão pelo receptor sem grandes dificuldades (com uso de equipamentos de pro- teção, evidentemente). No entanto, não é possível segurar com a mão um automóvel se deslocando com a mesma velocidade. Esse exemplo mostra que a velocidade, apesar de extremamente importante, não é suficiente para descrever completamente o movimento de um corpo. É necessário utilizar outras grandezas. Neste capítulo, você vai estudar duas grandezas importantes relacio- nadas ao movimento que ajudam a entender melhor situações como essas: o momento linear e o impulso. Você vai verificar como essas duas grandezas aparecem no estudo da dinâmica e como elas se relacionam entre si. Verá também como elas são úteis em situações específicas, como colisões e explosões. 1 Momento linear e impulso Para entender melhor a definição de momento linear, vamos começar recor- dando uma das leis mais importantes da dinâmica: a segunda lei de Newton. Essa lei explica a variação do movimento de uma partícula de massa m. Mate- maticamente, ela costuma ser escrita como uma relação entre a força aplicada sobre a partícula e a aceleração resultante dessa força, ou seja, a variação da velocidade: Considerando que a massa dessa partícula é constante, podemos reescrever a derivada da velocidade como: A segunda lei de Newton expressa uma relação de causa e consequência. Ela estabelece que, sempre que existe uma força resultante diferente de zero, há uma variação na velocidade do corpo (seja na intensidade ou na direção). Veremos que, a partir dessa lei, é possível obter outra grandeza muito im- portante na análise do movimento dos corpos ou de um sistema de corpos. Momento linear Pela equação anterior, vemos que a força pode ser expressa como a variação temporal do produto da massa pela velocidade do corpo. Essa quantidade é definida como a quantidade de movimento ou momento linear de uma partícula e é representada por p⃗ (SERWAY; JEWETT, 2014). p⃗ ≡ mv⃗ (definição de momento linear) (1) Momento linear e impulso2 O momento linear é uma grandeza vetorial com mesma direção e sentido da velocidade (Figura 1). Isso significa que ele possui todas as propriedades de vetores, incluindo a decomposição. Nos casos mais gerais, um vetor momento linear p⃗ qualquer pode ser decomposto em três partes, uma na direção x̂ , uma na direção ŷ e outra na direção ẑ: p⃗ = pxx̂ + pyŷ + pzẑ Exclusivamente nas situações nas quais o movimento é unidimensional, podemos desconsiderar a notação vetorial: p = mv (caso unidimensional) A unidade do módulo do momento linear no Sistema Internacional (SI) é o kg ∙ m/s. Figura 1. O vetor momento linear tem a mesma direção e o mesmo sentido do vetor velocidade. Fonte: Adaptada de Young e Freedman (2008). y O x p = mv→ → v→m 3Momento linear e impulso Note que a definição de momento linear apresentada aqui é satisfeita apenas nos casos em que a velocidade é muito menor do que a velocidade da luz (v ≪ c). Esses casos são chamados de não relativísticos. Situações em que a velocidade se aproxima da velocidade da luz são tratadas na teoria da relatividade. Note que consideramos na dedução anterior que a massa da partícula é constante durante o seu movimento. Veremos, no entanto, que essa mesma definição de momento linear é válida também para situações em que há va- riação de massa. Podemos reescrever a segunda Lei de Newton em termos do momento linear, que é a forma como Newton escreveu originalmente: (2) A segunda lei de Newton, escrita em termos da derivada temporal do momento linear, é mais geral do que a fórmula apresentada anteriormente, em função da aceleração, pois inclui os casos em que a massa pode variar (BAUER; WESTFALL; DIAS, 2012). Um exemplo em que a massa de um sistema varia é no caso de um foguete, em que, à medida que o combustível é consumido, a massa do foguetevai diminuindo. O momento linear também pode ser chamado de quantidade de movimento, momentum linear ou apenas momentum. Como “momentum” vem do latim, no plural, o termo é “momenta”. Também é interessante destacar que o complemento “linear” é usado para diferenciar o termo do momento angular. Neste capítulo, para evitar confusões, adotamos sempre o termo momento linear. Momento linear e impulso4 A partir da segunda lei de Newton escrita em termos do momento linear, é definida outra grandeza: o impulso. Impulso Podemos obter o impulso integrando no tempo a segunda lei de Newton em função do momento linear (2): Essa expressão mostra que a variação do momento linear (∆p⃗ = p⃗f – p⃗i) é igual à integral da força, ou seja: (3) Essa integral da força é chamada de impulso (HALLIDAY; RESNICK; WALKER, 2012). Usamos a letra J⃗ para representar o impulso, que também é uma grandeza vetorial: Portanto, o impulso que age sobre uma partícula é dado pela integral da força em um intervalo de tempo no qual essa força atua. A unidade de medida do impulso no SI é Newton ∙ segundo (N ∙ s), ou, considerando que 1 N = 1 kg ∙ m/s2, podemos escrever a unidade de impulso em kg ∙ m/s, que é a mesma unidade do momento linear (YOUNG; FREEDMAN, 2008). 5Momento linear e impulso Nos casos em que a força aplicada é constante ao longo do tempo, podemos escrever a definição do impulso de forma simplificada: Da expressão anterior, também podemos escrever o teorema do impulso- -momento linear: J⃗ = ∆p⃗ (teorema do impulso-momento linear) Esse teorema nos diz que o impulso de uma força resultante que age sobre um corpo durante um tempo é igual ao momento final (depois desse intervalo de tempo) menos o momento inicial (antes da ação da força) (YOUNG; FRE- EDMAN, 2008). Podemos entender que a variação no movimento é igual à quantidade de impulso aplicada no corpo. Na próxima seção, vamos analisar como essas novas grandezas — momento linear e impulso — podem nos ajudar a entender o movimento de uma partícula ou de um sistema de partículas. 2 Analisando o momento linear e o impulso Na seção anterior, vimos duas novas grandezas que são importantes para investigar a dinâmica de diversas situações do cotidiano, como de uma tacada de golfe, um lance de jogo de futebol ou um acidente de trânsito. A quantidade de momento linear nos ajuda a entender porque é mais difícil alterar o movi- mento de um objeto mais massivo do que de um corpo mais leve (SERWAY; JEWETT, 2014). Como o momento linear é proporcional à massa, se temos duas partículas inicialmente em repouso de massas diferentes, uma de massa m e outra de massa 2m, para que essas partículas adquiram uma velocidade v, a variação de momento da partícula de massa maior será o dobro da outra partícula. Momento linear e impulso6 Dois corpos, A e B, são acelerados do repouso até a velocidade de 5 m/s em uma pista horizontal. Calcule a variação do momento linear sofrida por ambos e a razão entre a variação do momento linear de A e de B, sabendo que a massa de A é 400 g e a de B é 200 g. Solução: Calculando-se a variação do momento do corpo A, obtém-se: ΔpA = pfA – piA ΔpA = mAvfA – mAviA ΔpA = 400 ∙ 5 – 0 = 2.000 kg ∙ m/s Calculando-se a variação do momento do corpo B, obtém-se: ΔpB = pfB – piB ΔpB = mBvfB – mBviB ΔpB = 200 ∙ 5 – 0 = 1.000 kg ∙ m/s Note que, apesar de a variação de velocidade ser igual nos dois corpos, a variação do momento linear é o dobro no corpo A, pois a massa de A é o dobro da massa de B. Essa análise se aplica tanto para iniciar quanto para parar um movimento. Por isso, é mais fácil parar uma bolinha de beisebol que se desloca a 100 km/h do que um carro na mesma velocidade. Essas situações ilustram o quanto a velocidade é insuficiente para analisar o movimento dos corpos. Precisamos analisar a variação de velocidade junto com a massa do corpo — ou seja, o momento linear. A grandeza que explica como alterar o momento linear de um corpo é o impulso. Vimos no teorema do impulso-momento linear (J⃗ = p⃗f – p⃗i) que a variação do momento linear de uma partícula é igual ao impulso aplicado (HALLIDAY; RESNICK; WALKER, 2012). Para o caso em que a força é constante, o impulso é igual ao produto da força pelo intervalo de tempo. 7Momento linear e impulso Sabemos intuitivamente que, para variar mais a velocidade de um ob- jeto, precisamos aplicar uma força de intensidade maior. Porém, nem sempre percebemos que, além da intensidade da força, o tempo que essa força é aplicada também é uma quantidade importante. Podemos aplicar uma força de intensidade menor F, em um intervalo de tempo maior, e obter o mesmo resultado (mesma alteração no movimento) de quando aplicamos uma força de maior intensidade, F' > F, em um intervalo de tempo menor. Um automóvel de 1.000 kg está parado, sem bateria para poder dar a partida. Para resolver o problema, três pessoas vão empurrar o automóvel, exercendo força de 200 N cada um na horizontal, durante 10 segundos, a fim de que o automóvel alcance velocidade de 6 m/s. Determine: a) Qual é o impulso que as três pessoas conseguem aplicar no automóvel? b) Se fosse apenas uma pessoa empurrando com a mesma força, quanto tempo seria necessário para alcançar o mesmo impulso? Solução: a) Da definição do impulso, considerando-se a força de três pessoas: J = F ⋅ Δt = 3 ⋅ 200 ⋅ 10 J = 6.000 kg ⋅ m/s b) Novamente usando a definição, mas agora com a força de uma pessoa: J = F ⋅ Δt 6.000 = 200 ⋅ Δt Δt = 30 s Isso indica que uma pessoa empurrando o automóvel por 30 segundos é equivalente a três pessoas empurrando por 10 segundos. Momento linear e impulso8 Uma situação prática em que é importante analisar o impulso é no caso de uma colisão de um veículo contra um muro. Quando o automóvel colide, o motorista sofre uma variação no seu momento linear, pois, antes do choque, ele está em movimento e, após o choque, está em repouso. Para diminuir os danos ao motorista, é importante diminuir a força da colisão deste contra o painel. Uma das formas de fazer isso é com o uso de um air bag. Esse dis- positivo, por ser cheio de gás, é macio ao choque — ou seja, a interação do motorista com o air bag dura mais tempo do que contra o painel. Isso diminui a força aplicada contra o motorista. Note que o impulso é o mesmo quando o passageiro do carro bate contra o painel ou contra o air bag — o que muda é a força e o tempo dessa colisão (BAUER; WESTFALL; DIAS, 2012). Outro ponto importante para destacar sobre a definição do impulso é em relação à integral da força, nos casos em que a força não é constante: Essa integral pode ser obtida pelo cálculo da área embaixo da curva formada no gráfico da força versus o tempo. Essa característica é interessante, pois nem sempre se conhece o comportamento da força. Assim, é possível definir uma força média em que a área da curva corresponde à mesma área da curva da força aplicada no corpo. Na Figura 2, em (a), temos o gráfico de F versus o tempo e a área da curva indicando o impulso, e em (b) vemos a força média correspondente (KNIGHT, 2009). J⃗ = F⃗média ⋅ Δt Essa análise do gráfico da força versus o tempo para obter o impulso indica que não é necessário saber como descrever a força para calcular o impulso. Pelo teorema do impulso-momento linear (J⃗ = p⃗f – p⃗i), se forem conhecidos os momentos lineares antes e depois do evento (antes de o impulso ser aplicado no corpo), tem-se o impulso e pode-se inferir uma força média (KNIGHT, 2009). 9Momento linear e impulso Até aqui, você viu as definições e as características principais do impulso e do momento linear, bem como o teorema que relaciona essas duas grandezas. Na sequência, você vai verificar as situações em que o momento linear é conservado e algumas aplicações desse princípio em situações do cotidiano. Figura 2. Gráficos da força versus o tempo para interpretar o impulso. Fonte: Knight (2009, p. 243). O impulso é a área sob a curva da força.A partícula possui momentum A partícula possui momentum A área do retângulo de altura F med é igual à área do item (a). Mesma duração med (a) (b) 3 Conservação do momento linear Um sistema é um conjunto de corpos que estão relacionados. Tal como outras grandezas físicas, podemos calcular o momento linear de um sistema de corpos, em vez de analisar corpo a corpo. Essa abordagem traz vantagens, como veremos a seguir. Momento linear e impulso10 O momento linear total de um sistema de partículas é obtido pela somatória dos momentos de cada corpo que pertence ao sistema (TIPLER; MOSCA, 2009): P⃗ = ∑imiv⃗i = ∑i p⃗i (momento linear total de um sistema de partículas) Também podemos analisar o sistema de corpos a partir da segunda lei de Newton: onde F⃗ext é a soma de todas as forças externas que atuam no sistema. Um resultado bem útil é obtido quando consideramos que não existem forças externas atuando no sistema. Note que isso não quer dizer que não existam forças atuando no sistema: considerar que não há forças externas significa que todas as forças que atuam são entre os corpos que formam o sistema. Sistemas nos quais essa condição é satisfeita são chamados de sistemas isolados. Quando consideramos isso, a equação anterior resulta em: Isso indica que, na ausência de forças externas, o momento linear de um sistema de corpos é constante (HALLIDAY; RESNICK; WALKER, 2012). Esse resultado, conhecido como princípio da conservação do momento linear, é muito útil para interpretar situações de colisões, explosões e outros casos, como será apresentado nos exemplos a seguir. Exemplo 1 Um trem se desloca em um trilho retilíneo e horizontal, com velocidade de 15 m/s, quando encontra à frente outro trem igual em repouso (Figura 3). Após a colisão, ambos se deslocam em conjunto. Desprezando o atrito das rodas com os trilhos, determine a velocidade do conjunto após a colisão (GIANCOLI, 2014). 11Momento linear e impulso Figura 3. Representação da colisão entre dois vagões de trem. Fonte: Adaptada de Giancoli (2014). Vamos considerar um sistema formado apenas pelos dois trens. Sendo a pista horizontal, e desprezando-se o atrito, então, tem-se um sistema fechado. Dessa forma, o momento linear do sistema antes da colisão é igual ao momento linear depois da colisão. O momento linear antes da colisão é: Pi = m1vi1 + m2vi2 Com os dados do problema, temos: Pi = m ⋅ 15 + m ⋅ 0 → Pi = 15 ⋅ m E, após a colisão: Pf = (m1 + m2)vf Pf = 2mvf Como o momento linear se conserva e as massas são iguais, então: Pi = Pf 15m = 2mvf 15 = 2vf vf = 7,5 m/s Momento linear e impulso12 Exemplo 2 Um canhão, de massa 1.800 kg, dispara um projétil de 50 kg, com velocidade de 72 m/s. Supondo que o canhão pode se mover livremente sem atrito e que o disparo é horizontal, determine a velocidade do canhão após o disparo. Com o sistema formado pelo canhão e pelo projétil, podemos aplicar a conservação do momento linear antes e depois do disparo. Note que, antes do disparo, tanto o canhão quanto o projétil estão em repouso; logo: Pi = 0 Após o disparo, o momento linear do sistema é: Pf = mcvc + mpvp Pf = 1.800vc + 50 ⋅ 72 = 1.800vc + 3.600 Pela conservação do momento linear: Pi = Pf 0 = 1.800vc + 3.600 vc = –2 m/s Note nesse exemplo que, após disparar o projétil, o canhão adquiriu velo- cidade negativa. Isso indica que, após o disparo, o canhão sofreu um recuo, ou seja, movimentou-se na direção contrária ao disparo. Exemplo 3 Um foguete se desloca no espaço com velocidade constante, em uma missão de exploração da Lua. Para aumentar sua velocidade, o sistema de propulsão queima combustível à taxa de 1.300 kg/s. Os gases resultantes da queima são ejetados do foguete com velocidade de 4,5 ∙ 104 m/s. a) Explique como é possível que o foguete acelere no vácuo. O foguete e o gás ejetado formam um sistema fechado, de forma que o momento linear deve se conservar. Dessa forma, ao ejetar os gases para uma 13Momento linear e impulso direção, o momento linear do foguete deve aumentar na direção oposta, a fim de compensar o momento ejetado. Dessa forma, o foguete acelera. b) Calcule a força exercida sobre o foguete pela emissão dos gases. Pela terceira lei de Newton (princípio da ação e reação), a mesma força com que o foguete ejeta os gases é exercida sobre o foguete. Dessa forma, vamos calcular a força sobre os gases. A força pode ser calculada a partir do teorema do impulso e momento linear, escrito na forma: Fmédia ⋅ Δt = Δp Fmédia ⋅ Δt = m ⋅ v Pelos dados do problema, em 1 segundo são ejetados 1.300 kg de gases, com velocidade de 4,5 ∙ 104 m/s. Dessa forma: Fmédia ⋅ 1 = 1300 ⋅ 4,5 ⋅ 104 Fmédia = 5,9 ⋅ 107 N BAUER, W.; WESTFALL G. D.; DIAS, H. Física para universitários: mecânica. Porto Alegre: AMGH, 2012. GIANCOLI, D. Physics principles with applications. New York: Pearson, 2014. v. 1. HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de física: mecânica. Rio de Janeiro: LTC, 2012. v. 1. KNIGHT, R. D. Física: uma abordagem estratégica. 2. ed. Porto Alegre: Bookman, 2009. v. 1. SERWAY, R. A.; JEWETT, J. W. Princípios de física: mecânica clássica e relatividade. São Paulo: Cengage Learning, 2014. v. 1. TIPLER, P. A.; MOSCA, G. Física para cientistas e engenheiros. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009. v. 1. YOUNG, H. D.; FREEDMAN, R. A. Sears e Zemansky: Física I: mecânica. 12. ed. São Paulo: Pearson, 2008. Momento linear e impulso14 DICA DO PROFESSOR Em algumas situações de interações entre corpos, como colisões e explosões, a resolução das Leis de Newton é muito complicada, pois seria necessário conhecer detalhes da interação entre os corpos. Um exemplo é o caso de uma explosão — ou seja, quando um corpo se divide em dois ou mais pedaços que se dispersam em direções diferentes. Felizmente, nessas situações, a conservação do momento linear permite a resolução do problema sem que os detalhes da interação sejam conhecidos. Nesta Dica do Professor, veja como a conservação do momento linear permite o estudo de situações de explosões de corpos e veja a resolução de um exemplo. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! EXERCÍCIOS 1) Um motorista está dirigindo tranquilo em uma rua reta com velocidade de 60km/h quando nota que um cachorro irá passar correndo em frente ao seu carro. Imediatamente, o motorista aciona o freio, diminuindo sua velocidade para 24km/h. O carro tem massa de 1.700kg, e o tempo que o motorista acionou o freio foi de 5s. Assinale a alternativa que apresenta a variação de momento sofrida pelo carro e a força exercida pelo motor nas unidades do Sistema Internacional de Unidades, respectivamente. (Considere que o motor exerce força constante.) A) 12.250kg ∙ m/s e 2.450N. B) 15.400kg ∙ m/s e 2.450N. C) 17.000kg ∙ m/s e 3.400N. 40.800kg D) ∙ m/s e 3.400N. E) 61.200kg ∙ m/s e 12.240N. 2) Para se exercitar, um homem joga uma bola de 650 gramas contra uma parede. Supondo que essa bola, em um instante antes de atingir a parede, esteja com velocidade de 5m/s na horizontal e retorne para o atleta na mesma direção também com velocidade de intensidade de 5m/s, ela sofre alteração de momento linear? Considerando que o intervalo de tempo em que a bola interage com a parede é de 0,01s, qual é a força que a parede aplica sobre a bola? (Considere a força como constante.) Indique a alternativa que responde corretamente essas duas perguntas. A) Não, a parede não exerce força sobre a bola. B) Não, a parede exerce força de 65N sobre a bola. C) Sim, a parede exerce força de 6,5N sobre a bola. D) Não, a parede exerce força de 325N sobre a bola. E) Sim, a parede exerce força de 650N sobre a bola. 3) Em um espetáculo de circo, um trapezista cai na rede de proteção e não sofre nenhuma lesão. Se o trapezista tivesse caído direto no chão, o acidente poderia ser fatal. Em relação à rede de proteção nessa situação, indique qual destas afirmações está totalmente correta: A) Arede de proteção aumenta o tempo de impacto do trapezista e diminui a força por ele experimentada. B) A rede de proteção aumenta a variação de momento do trapezista e mantém inalterada a força por ele experimentada. C) A rede de proteção diminui a variação do momento do trapezista e diminui o tempo de impacto do trapezista. D) A rede de proteção diminui o impulso sofrido pelo trapezista e diminui a força por ele experimentada. E) A rede de proteção aumenta o tempo de impacto do trapezista e aumenta a força por ele experimentada. 4) Um trem se desloca sem atrito, com velocidade média de 25m/s, quando começa a chover muito forte. Como um dos vagões está aberto, a velocidade do trem diminui para 20m/s depois de alguns minutos após o início da chuva. Sabendo que o trem tem massa igual a 6.000kg, marque a alternativa que apresenta o volume de água acumulada no vagão aberto. (Considere a densidade da água de 1kg/L.) A) 150L. B) 500L. C) 1.000L. D) 1.500L. E) 15.000L. 5) Bernardo está andando de skate, com velocidade de 8m/s, carregando uma mochila de livros nas costas, em uma rua lisa e horizontal. Em determinado instante, sua mochila se desprende de suas costas e cai em repouso no chão. A massa de Bernardo é de 50kg, e a mochila tem 5kg de livros. Desprezando o atrito do skate com o chão, o que acontece com a velocidade de Bernardo? A) Mantém-se constante, pois a mochila fica em repouso ao cair. B) Diminui para 6,5m/s. C) Diminui para 7,5m/s. D) Aumenta para 8,8m/s. E) Aumenta para 10m/s. NA PRÁTICA Atualmente, missões espaciais são relativamente corriqueiras. A tecnologia permitiu ao homem colocar satélites em órbita da Terra, da Lua ou de outros planetas. Os mecanismos que permitem a um foguete ou a uma nave acelerar no espaço são baseados no princípio da conservação do momento linear e são conhecidos há muito tempo. Neste Na prática, você vai ver que o mecanismo que permite o lançamento de objetos ao espaço é uma aplicação da conservação do momento linear. SAIBA MAIS Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Investigando o impulso em crash tests utilizando videoanálise Veja, neste artigo, uma investigação das propriedades do momento linear e de sua conservação utilizando vídeos disponíveis na Internet. Nesse caso, os autores utilizam vídeos de testes de colisões de veículos usando manequins. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Foguete caseiro de vinagre e bicarbonato de sódio Veja, no vídeo a seguir, uma forma simples e divertida de observar os princípios que permitem o lançamento de foguetes ao espaço. O autor produz um modelo de foguete utilizando garrafa PET e uma reação de bicarbonato de sódio com vinagre para desempenhar o papel de combustível. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Momento linear e sua conversação | Propulsão de um foguete Para se aprofundar na teoria de lançamentos de foguetes, assista à aula do Prof. Gil da Costa Marques, da Univesp. O professor utiliza o princípio da conservação do momento linear para obter uma equação que descreve a velocidade do foguete, considerando a ejeção de gases e a variação da massa durante o lançamento. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Missão de teste de redirecionamento de asteroide duplo (DART) Para estudar uma possível forma de proteger a Terra no caso de colisão com um asteroide, a NASA desenvolveu uma forma de desviá-lo de sua trajetória. Para testar essa possibilidade, em 2020, será colocada em prática a missão DART, que vai efetivamente desviar um asteroide por meio de uma colisão. Visite a página da NASA sobre a missão e fique por dentro de todos os detalhes. A página é em inglês, mas você pode traduzi-la usando os recursos do navegador Web. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino!
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