FAMECA 2015 — questão 36 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: a direção e o sentido do impulso que a parede deu à bola em cada caso.

Passo 1 — impulso é variação da quantidade de movimento. Pelo teorema do impulso, $\vec{I} = \Delta\vec{Q} = m\,\vec{v}_{\text{depois}} - m\,\vec{v}_{\text{antes}}$. Basta ver qual componente da velocidade mudou.

Passo 2 — situação A. A bola chega descendo para a direita e sai descendo para a esquerda, com a mesma rapidez e o mesmo ângulo θ com a parede. A componente vertical (para baixo) é igual antes e depois: não muda. A componente horizontal troca de sentido: era para a direita, fica para a esquerda. Então a variação é toda horizontal, para a esquerda (para fora da parede).

Passo 3 — situação B. A velocidade era para a direita e passa a ser para a esquerda, com o mesmo módulo:

$$\Delta\vec{Q} = m(-v) - m(+v) = -2mv$$

O sinal negativo indica para a esquerda.

Conferindo pela força: o impulso tem o sentido da força que a parede faz na bola, e uma parede lisa só empurra para fora dela, perpendicularmente à sua superfície. Nos dois casos, para a esquerda.

⚠️ A armadilha: desenhar o impulso no sentido da velocidade de saída (inclinado para baixo e para a esquerda, alternativa A) ou no da velocidade de chegada (alternativa D). O impulso é a diferença entre as velocidades, não uma delas.

A ideia em uma frase: o impulso da parede é perpendicular a ela e aponta para fora: só a componente da velocidade perpendicular à parede se inverte.

Resposta: alternativa E (os dois impulsos na horizontal, para a esquerda).