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

A

0,05 s

B
Resposta certa

0,04 s

C

0,03 s

D

0,02 s

E

0,01 s

Explicação

Dados: massa m=100 g=0,1 kgm=100\,g=0{,}1\,kg. Velocidade inicial v⃗1=20 m/s\vec v_1=20\,m/s e a final tem mesmo módulo e direção, mas sentido contrário, então v⃗2=−20 m/s\vec v_2=-20\,m/s.

A variação do momento linear (impulso) é:

Δp⃗=m (v⃗2−v⃗1)=0,1 (−20−20)=0,1 (−40)=−4 kg\cdotpm/s.\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∣=4 N\cdotps|\Delta p|=4\,\text{N·s}.

Pelo teorema do impulso:

∣Δp∣=Fmeˊdia Δt⇒Δt=∣Δp∣Fmeˊdia=4100=0,04 s.|\Delta p| = F_{média}\,\Delta t \Rightarrow \Delta t = \frac{|\Delta p|}{F_{média}}=\frac{4}{100}=0{,}04\,s.
fisicaimpulsomecanicaquantidade-de-movimento
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