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Impulso e momento linear são conceitos fundamentais na mecânica clássica e descrevem a quantidade de movimento de um objeto. E ainda, o princípio da conservação do momento linear afirma que, em um sistema isolado onde não há forças externas atuando, a quantidade total de movimento (momento linear) permanece constante. Portanto, a soma dos impulsos externos em um sistema isolado é igual à variação total do momento linear do sistema. Esse princípio é uma forma de expressar a lei da conservação da quantidade de movimento. Considere que um arremessador da liga profissional atira uma bola rápida que atravessa a base do batedor com velocidade de 40,23 m/s e ângulo de 5,0° abaixo da horizontal. Um rebatedor a acerta com força suficiente para um home run com velocidade de 49,17 m/s e ângulo de 35,0° acima da horizontal. Considere que a massa de uma bola de beisebol é de, aproximadamente, 0,145 kg. Qual e´ o módulo do impulso que a bola de beisebol recebe do taco? Um vídeo em alta velocidade mostra que o contato entre o taco e a bola dura só´ 0,001 s. Suponha que, para o home run que estamos considerando, o contato tenha durado 1,20 ms. Qual foi o módulo da força média exercida sobre a bola pelo taco durante esse tempo? Assinale a alternativa que apresenta os valores do módulo do impulso e o módulo da força média. Selecione uma alternativa: a) 12,5 kg,m/s, 10,4 kN b) 23,6 kg,m/s, 22,7 kN c) 34,6 kg,m/s, 35,5 kN d) 44,5 kg,m/s, 42,6 kN e) 52,8 kg,m/s, 52,8 kN
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Everlaine Chicoski

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Respostas

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Para resolver essa questão, precisamos calcular o impulso que a bola de beisebol recebe do taco e a força média exercida durante o contato. 1. Cálculo do Impulso (I): O impulso é dado pela variação do momento linear, que pode ser calculado pela fórmula: \[ I = m \cdot \Delta v \] onde \( m \) é a massa da bola e \( \Delta v \) é a variação da velocidade. A velocidade inicial da bola (v_i) é de 40,23 m/s (em direção negativa, pois está indo para baixo) e a velocidade final (v_f) após ser atingida pelo taco é de 49,17 m/s (em direção positiva, pois está indo para cima). Portanto, a variação de velocidade é: \[ \Delta v = v_f - v_i = 49,17 - (-40,23) = 49,17 + 40,23 = 89,4 \, \text{m/s} \] Agora, substituindo na fórmula do impulso: \[ I = 0,145 \, \text{kg} \cdot 89,4 \, \text{m/s} = 12,95 \, \text{kg,m/s} \] 2. Cálculo da Força Média (F): A força média pode ser calculada pela fórmula: \[ F = \frac{I}{\Delta t} \] onde \( \Delta t \) é o tempo de contato. O tempo de contato é dado como 1,20 ms, que é 0,0012 s. Substituindo os valores: \[ F = \frac{12,95 \, \text{kg,m/s}}{0,0012 \, \text{s}} \approx 10791,67 \, \text{N} \approx 10,79 \, \text{kN} \] Agora, analisando as alternativas: a) 12,5 kg,m/s, 10,4 kN b) 23,6 kg,m/s, 22,7 kN c) 34,6 kg,m/s, 35,5 kN d) 44,5 kg,m/s, 42,6 kN e) 52,8 kg,m/s, 52,8 kN Nenhuma das alternativas corresponde exatamente aos valores que calculamos. No entanto, se considerarmos que o impulso foi arredondado, a alternativa que mais se aproxima do impulso calculado (12,95 kg,m/s) e da força média (10,79 kN) é a a) 12,5 kg,m/s, 10,4 kN. Portanto, a resposta correta é a) 12,5 kg,m/s, 10,4 kN.

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