UNEMAT 2011 — questão 9 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: a força média que a parede faz na bola durante os 0,04 s do choque.

Passo 1 — o teorema do impulso. O impulso da força da parede é igual à variação da quantidade de movimento da bola:

$$F\,\Delta t = \Delta Q = m\,(v_f - v_i)$$

Passo 2 — a variação da quantidade de movimento, com sinal. Tomando positivo o sentido de volta (para longe da parede): antes, v = −10 m/s; depois, v = +10 m/s. A velocidade inverte, então varia 20 m/s:

$$\Delta Q = 0{,}75 \times [10 - (-10)]$$

$$\Delta Q = 0{,}75 \times 20 = 15\ \text{kg}\cdot\text{m/s}$$

Passo 3 — a força.

$$F = \frac{15}{0{,}04} = 375\ \text{N}$$

⚠️ A armadilha: achar que a velocidade "não mudou" porque o módulo é o mesmo (daria força zero), ou usar só 10 m/s de variação: $0{,}75 \times 10 / 0{,}04 = 187{,}5$ N, metade do valor certo, fora das opções. A bola para e volta: a parede precisa tirar os 10 m/s e depois dar mais 10 m/s no sentido oposto.

A ideia em uma frase: quantidade de movimento é vetor: quando a bola volta com a mesma rapidez, a variação é o dobro de mv.

Resposta: alternativa B (375 N).