Uma bola de tênis, de massa 100 g e velocidade \vec{v}_1 = 20 m/s, é rebatida por um dos jogadores, retornando com uma velocidade \vec{v}_2 de mesmo valor e direção de \vec{v}_1, porém de sentido contrário. Supondo que a força média exercida pela raquete sobre a bola foi de 100 N, qual o tempo de contato entre ambas?

Questão

Uma bola de tênis, de massa 100 g e velocidade \vec{v}_1 = 20 m/s, é rebatida por um dos jogadores, retornando com uma velocidade \vec{v}_2 de mesmo valor e direção de \vec{v}_1, porém de sentido contrário. Supondo que a força média exercida pela raquete sobre a bola foi de 100 N, qual o tempo de contato entre ambas?

Alternativas

0,05 s

0,04 s

96%

0,03 s

0,02 s

0,01 s

Explicação

Dados: massa m=100g=0,1kgm=100\,g=0{,}1\,kg. Velocidade inicial v1=20m/s\vec v_1=20\,m/s e a final tem mesmo módulo e direção, mas sentido contrário, então v2=20m/s\vec v_2=-20\,m/s.

A variação do momento linear (impulso) é: [ \Delta \vec p = m,(\vec v_2-\vec v_1)=0{,}1,(-20-20)=0{,}1,(-40)=-4,\text{kg·m/s}. ] O módulo do impulso é Δp=4N\cdotps|\Delta p|=4\,\text{N·s}.

Pelo teorema do impulso: [ |\Delta p| = F_{média},\Delta t \Rightarrow \Delta t = \frac{|\Delta p|}{F_{média}}=\frac{4}{100}=0{,}04,s. ]

Alternativa correta: (b).

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