PUC-Campinas 2025 — questão 30 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: a velocidade da bola antes da raquetada, sabendo o impulso aplicado e a velocidade de volta.

Passo 1 — o teorema do impulso. O impulso da resultante é igual à variação da quantidade de movimento: $I = m\,\vec{v}_f - m\,\vec{v}_i$. Como a bola volta em sentido contrário, vamos pôr o sentido da volta como positivo: a velocidade final é +35 m/s e a inicial é $-v$. A variação fica:

$$I = m\,[35 - (-v)] = m\,(35 + v)$$

Passo 2 — substituir (massa em kg). 60 g = 0,060 kg:

$$3{,}9 = 0{,}060 \times (35 + v)$$

$$35 + v = \frac{3{,}9}{0{,}060} = 65$$

$$v = 30\ \text{m/s}$$

Conferindo: a bola chega com quantidade de movimento $0{,}06 \times 30 = 1{,}8$ N·s num sentido e sai com $0{,}06 \times 35 = 2{,}1$ N·s no outro. A raquete precisa primeiro “zerar” os 1,8 e depois dar os 2,1: total de 3,9 N·s.

⚠️ A armadilha: esquecer que a velocidade troca de sentido e fazer $I = m\,(35 - v)$. Aí $35 - v = 65$ e $v = -30$ m/s, um número sem sentido que faz o aluno se perder. E quem acha que a bola volta com a mesma velocidade com que chegou marca 35 m/s, a alternativa D.

A ideia em uma frase: quando a bola inverte o sentido, o impulso tem de anular a quantidade de movimento de chegada e ainda criar a de saída: os módulos se somam.

Resposta: alternativa C (30 m/s).