FAMECA 2019 — questão 38 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: o módulo do impulso que o solo deu à bola.

Passo 1 — o impulso é a variação da quantidade de movimento. $\vec{I} = m\,\vec{v}_{\text{depois}} - m\,\vec{v}_{\text{antes}}$.

Passo 2 — as componentes. O ângulo θ é medido a partir do solo. A componente horizontal ($v\cos\theta$, para a direita) é igual antes e depois: não muda. A componente vertical ($v\,\text{sen}\,\theta$) era para baixo e passa a ser para cima:

$$v_y = 40 \times 0{,}60 = 24\ \text{m/s}$$

$$\Delta v_y = 24 - (-24) = 48\ \text{m/s}$$

Passo 3 — o impulso. Com m = 60 g = 0,060 kg:

$$I = m\,\Delta v_y = 0{,}060 \times 48 = 2{,}88\ \text{N} \cdot \text{s}$$

(Vertical, para cima, como a força que o solo faz na bola.)

⚠️ A armadilha: usar o cosseno no lugar do seno, pensando que θ é medido a partir da vertical: 0,060 × 2 × 32 = 3,84 N·s (alternativa D). Outra é esquecer o fator 2 e fazer 0,060 × 24 = 1,44 N·s (alternativa B): a componente vertical não zera, ela se inverte.

A ideia em uma frase: na batida oblíqua, só a componente perpendicular ao solo se inverte, e o impulso vale 2m·v·senθ.

Resposta: alternativa E (2,88 N·s).