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IMPULSO E QUANTIDADE DE MOVIMENTO HOME ENSINO MÉDIO FÍSICA MECÂNICA IMPULSO E QUANTIDADE DE MOVIMENTO Impulso de uma força constante Consideremos uma força constante , que atua durante um intervalo de tempo sobre uma partícula. O impulso de nesse intervalo de tempo é uma grandeza vetorial definida por: Pela definição, percebemos que os vetores têm a mesma direção e o mesmo sentido (Fig.1). A unidade de impulso não tem nome especial, sendo expressa em função das unidades de e . Exemplo 1 Uma força constante, de intensidade F = 20 N, que atua durante um intervalo de tempo = 3,0 s sobre o bloco representado na figura. Determine o impulso de nesse intervalo de tempo. Resolução Pela definição temos: O vetor tem a mesma direção e o mesmo sentido que e seu módulo é dado por: Impulso de força variável Quando a força é variável, para calcularmos o impulso devemos dividir o intervalo de tempo em pequenos "pedaços" de modo que em cada pedaço, a força possa ser considerada constante e, assim, calculamos o impulso em cada pedaço, usando a fórmula I. No caso particular em que a direção da força é constante, é possível mostrar que o impulso é dado pela área da figura sombreada (Fig.2) no gráfico de F em função de t. Teorema do Impulso Consideremos um caso particular, de uma partícula em movimento retilíneo de modo que a força resultante seja constante. Suponhamos que no instante t1 a partícula tenha velocidade e no instante t2 a velocidade seja (Fig.3) Pela segunda lei de Newton temos: Esta equação traduz o Teorema de Impulso. Assim, concluímos que neste caso, o impulso de é igual à variação da quantidade de movimento. No entanto, é possível mostrar que a equação II vale também no caso em que a força é variável. Exemplo 2 Um bloco de massa m = 2,0 kg tem movimento retilíneo de modo que a força resultante tem módulo dado pelo gráfico a seguir. Sabendo que no instante t1 = 1s, a velocidade do bloco é v1 = 10 m/s, calcule sua velocidade no instante t2 = 4 s. Resolução O impulso de entre os instantes t1 = 1 s e t2 = 4 s, tem módulo dado pela área da figura sombreada no gráfico Pelo teorema do Impulso temos: I = I = Q2 - Q1 I = m v2 - m v1 60 = (2,0) (v2) - (2,0) (10) 60 = (2,0) (v2) - (20) 2 v2 = 80 Exemplo 3 Um jogador dá um chute em uma bola de massa m = 0,40 kg que estava inicialmente em repouso, de modo que a bola abandona o pé do jogador com velocidade 20 m/s. Supondo que a bola tenha estado em contato com o pé do jogador durante = 0,10 s, calcule a intensidade da força média exercida sobre a bola. Resolução Por força média entendemos uma força constante que produza o mesmo efeito que a força que realmente atuou sobre a bola Exemplo 4 Uma partícula de massa m = 4,0 kg tem movimento circular e uniforme cuja velocidade tem módulo v = 5,0 m/s. Calcule o impulso da força resultante sobre a partícula, durante o intervalo de tempo de um quarto de volta. Resolução Neste caso a força resultante é uma força centrípeta e, portanto tem direção variável. Assim não podemos calcular o impulso usando a fórmula I = F . ( ) Precisamos, neste caso, recorrer ao Teorema do Impulso: isto é, o impulso é igual à diferença entre a quantidade de movimento final e a inicial. Como o movimento é uniforme, o módulo da velocidade é constante. Assim: Sendo , o vetor pode ser obtido como na Fig. c, ligando os extremos de . Aplicando o teorema de Pitágoras: IMPULSO E QUANTIDADE DE MOVIMENTO
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